DE10215808A1 - Verfahren zur Registrierung für navigationsgeführte Eingriffe - Google Patents

Verfahren zur Registrierung für navigationsgeführte Eingriffe

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Registrierung für navigationsgeführte Eingriffe unter Verwendung eines Positionserfassungssystems (10), eines Röntgengerätes (1) und eines röntgenpositive Marken (21, 51) aufweisenden Röntgenkalibrierphantoms (20, 50). Es werden die Koordinaten von in einem rekonstruierten Volumen abgebildete und in einem Messvolumen (7) des Röntgengerätes (1) vorhandene Marken (21, 51) des Röntgenkalibrierphantoms (20, 50) in einem dem Messvolumen (7) des Röntgengerätes (1) zugeordneten Koordinatensystem (K¶M¶) und in einem dem Positionserfassungssystem (10) zugeordneten Koordinatensystem (K¶p¶) ermittelt. Anhand der Koordinaten der Marken (21, 51) in dem dem Messvolumen (7) zugeordneten Koordinatensystem (K¶M¶) und anhand der Koordinaten der Marken (21, 51) in dem dem Positionserfassungssystem (10) zugeordneten Koordinatensystem (K¶p¶) wird die Koordinatentransformation zwischen dem dem Messvolumen (7) zugeordneten Koordinatensystem (K¶M¶) und dem dem Positionserfassungssystem (10) zugeordneten Koordinatensystem (K¶p¶) ermittelt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Registrierung für navigationsgeführte Eingriffe, bei dem eine Koordinatentransformation zwischen einem Koordinatensystem eines Positionserfassungssystems und einem Koordinatensystem eines Messvolumen eines Röntgengerätes ermittelt wird, welche zur Navigation verwendet wird.
  • Zur Unterstützung medizinischer Eingriffe an Lebewesen wird zunehmend Navigation betrieben, worunter die mittels optischer Bildinformationen unterstützte Führung eines medizinischen Instrumentes relativ zu einem Lebewesen bzw. relativ zu einem in Behandlung stehenden Gewebebereich des Lebewesens verstanden wird. Dabei wird ein Abbild des Instrumentes in ein mit dem Röntgengerät gewonnenes 2D- oder 3D-Bild von dem Lebewesen, eingeblendet. Auf diese Weise kann ein Operateur ein zumindest teilweise in das Lebewesen eingedrungenes Instrument, dessen Spitze beispielsweise durch das Eindringen in Körpergewebe nicht mehr direkt sichtbar ist, anhand der Bildinformationen relativ zu dem zu behandelnden Gewebebereich des Lebewesens führen, ohne Gefahr zu laufen, dem Lebewesen unbeabsichtigt Schaden zuzuführen.
  • Um einen derartigen navigationsgeführten Eingriff zu ermöglichen, d. h. ein Abbild des Instrumentes in Bildinformation von einem Lebewesen positions- und lagegenau einblenden zu können, ist es erforderlich, eine mathematische Beziehung in Form einer Koordinatentransformation zwischen einem Koordinatensystem der Bildinformationen von dem Lebewesen bzw. einem Koordinatensystem des rekonstruierten Volumens des Lebewesens und einem Koordinatensystem, bezüglich dessen die Positionen des zu navigierenden Instrumentes angegeben werden, herzustellen. Hierzu werden bisweilen an dem Lebewesen künstliche Marken angeordnet oder anatomische Marken, z. B. markante Knochenstrukturen, festgelegt. Die anatomischen oder künstlichen Marken müssen dabei in den mit dem Röntgengerät aufgenommenen Bildinformationen von dem Lebewesen deutlich sichtbar und an dem Lebewesen gut erreichbar sein. Die künstlichen Marken sind z. B. an der Hautoberfläche des Lebewesens befestigt, um eine sogenannte Registrierung vornehmen zu können, worunter die Ermittlung der räumlichen Transformationsvorschrift zwischen dem Koordinatensystem, in dem die Positionen des zu navigierenden Instrumentes angegeben werden, und dem Koordinatensystem der Bildinformation bzw. des rekonstruierten Volumens des Lebewesens verstanden wird. Die Marken müssen in der Regel einzeln und in der richtigen Reihenfolge mit dem Instrument angefahren werden, um die Koordinatentransformation zwischen den beiden Koordinatensystemen ermitteln zu können. Bei sehr präzisen medizinischen Eingriffen werden die Marken auch rigide am Körper des Lebewesens befestigt. Als Beispiele seien die Anbringung eines stereotaktischen Rahmens am Kopf eines Patienten oder die Anbringung von Marken in Knochen oder an der Wirbelsäule eines Patienten genannt. Die Anbringung der Marken erfolgt teilweise in einer separaten Operation, da die Marken bereits vor einer präoperativen Bildgebung, welche häufig zur Navigation verwendet wird, angebracht werden müssen.
  • Die Anbringung und Registrierung der Marken ist demnach eine relativ unangenehme Prozedur für einen Patienten und zudem relativ zeitaufwendig für einen Operateur in der Vorbereitung eines navigationsgeführten Eingriffs.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zur Ermittlung der Transformationsvorschrift anzugeben.
  • Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen mit einem Röntgengerät eine Serie von 2D-Projektionen von einem relativ zu dem Röntgengerät ausgerichteten, röntgenpositive Marken aufweisenden Röntgenkalibrierphantom aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen aufzunehmen und einen Volumendatensatz aus den aufgenommenen 2D-Projektionen von dem Röntgenkalibrierphantom zu rekonstruieren. Von in dem rekonstruierten Volumen abgebildeten röntgenpositiven Marken des Röntgenkalibrierphantoms, welche sich in einem Messvolumen des Röntgengerätes befinden, werden die Koordinaten in einem dem Messvolumen des Röntgengerätes zugeordneten Koordinatensystem und die Koordinaten in einem einem Positionserfassungssystem zugeordneten Koordinatensystem ermittelt. Somit liegen von mehreren röntgenpositiven Marken des Röntgenkalibrierphantoms die Koordinaten in dem dem Messvolumen des Röntgengerätes zugeordneten Koordinatensystem und die Koordinaten in dem dem Positionserfassungssystem zugeordneten Koordinatensystem vor, so dass aus den Punktpaaren die Koordinatentransformation zwischen dem dem Messvolumen zugeordneten Koordinatensystem und dem dem Positionserfassungssystem zugeordneten Koordinatensystem ermittelt werden kann. Demnach können beispielsweise für medizinische Anwendungsfälle bezüglich des Koordinatensystems des Positionserfassungssystems erfasste Koordinaten eines medizinischen Instrumentes in Koordinaten des Koordinatensystems des Messvolumens transformiert werden, so dass Einblendungen von Abbildern des Instrumentes in mit dem Röntgengerät erzeugte Bilder von einem Objekt ohne markerbehaftete Registrierung, d. h. ohne Verwendung von an einem zu behandelnden Objekt anzubringenden Markern, möglich sind.
  • Nach einer Variante der Erfindung erfolgt eine Auswahl von in dem rekonstruierten Volumen abgebildeten und in dem Messvolumen des Röntgengerätes vorhandenen röntgenpositiven Marken des Röntgenkalibrierphantoms, deren Koordinaten in dem dem Messvolumen zugeordneten Koordinatensystem automatisch bestimmt werden. Bei der Auswahl der röntgenpositiven Marken wird in der Regel eine bestimmte Reihenfolge der Marken festgelegt, was die Bildung von Punktpaaren zur Ermittlung der Koordinatentransformation erleichtert. Bei der automatischen Bestimmung der Koordinaten der röntgenpositiven Marken in dem dem Messvolumen zugeordneten Koordinatensystem werden vorzugsweise die Koordinaten der Schwerpunkte der Marken bestimmt.
  • Nach einer anderen Variante der Erfindung sind die Geometrie des Röntgenkalibrierphantoms und die Koordinaten der röntgenpositiven Marken des Röntgenkalibrierphantoms in einem dem Röntgenkalibrierphantom zugeordneten Koordinatensystem bekannt. Nach der Rekonstruktion des Volumens des Röntgenkalibrierphantoms werden in einem ersten Schritt zunächst die Lage des Röntgenkalibrierphantoms in dem dem Messvolumen zugeordneten Koordinatensystem, beispielsweise durch Bestimmung der Lage der Kanten des Röntgenkalibrierphantoms mittels 3D- Kantenextraktion, und in einem zweiten Schritt die Koordinaten von in dem Volumen abgebildeten und in dem Messvolumen vorhandenen röntgenpositiven Marken des Röntgenkalibrierphantoms in dem dem Messvolumen zugeordneten Koordinatensystem basierend auf der ermittelten Lage der Kanten des Röntgenkalibrierphantoms in dem dem Messvolumen zugeordneten Koordinatensystem und der bekannten Koordinaten der Marken in dem dem Röntgenkalibrierphantom zugeordneten Koordinatensystem ermittelt. Auch auf diese Weise können demnach die Koordinaten von röntgenpositiven Marken in dem dem Messvolumen des Röntgengerätes zugeordneten Koordinatensystem für die Bildung von Punktpaaren ermittelt werden.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden die Koordinaten von in dem Volumen abgebildeten und in dem Messvolumen vorhandenen röntgenpositiven Marken des Röntgenkalibrierphantoms mit einem Pointer in dem dem Positionserfassungssystem zugeordneten Koordinatensystem bestimmt. Die Bestimmung erfolgt derart, dass mit dem von dem Positionserfassungssystem erfassbaren Pointer die einzelnen zur Ermittlung der Transformationsvorschrift ausgewählten röntgenpositiven Marken, beispielsweise mit einer Spitze des Pointers, angetippt werden. Da der Pointer definiert aufgebaut ist, so dass die Koordinaten der Spitze des Pointers von dem Positionserfassungssystem in dem Koordinatensystem des Positionserfassungssystems bestimmbar sind, können demnach die Koordinaten der angetippten röntgenpositiven Marken in dem Positionserfassungssystem bestimmt werden.
  • Nach einer anderen Variante der Erfindung sind die röntgenpositiven Marken derart ausgebildet, dass diese auch von dem Positionserfassungssystem direkt erfassbar sind. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Positionserfassungssystem um ein optisches Positionserfassungssystem und bei den Marken um Retroreflexionsmarken. Daher kann nach einer weiteren Variante der Erfindung die Ermittlung der Koordinaten der Marken des Röntgenkalibrierphantoms direkt in dem Koordinatensystem des Positionserfassungssystems automatisiert durch das Positionserfassungssystem erfolgen.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Ermittlung der Koordinatentransformation zwischen dem dem Messvolumen zugeordneten Koordinatensystem und dem dem Positionserfassungssystem zugeordneten Koordinatensystem anhand der gebildeten Punktpaare nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate.
  • Nach weiteren Ausführungsformen der Erfindung sind an dem Röntgengerät von dem Positionserfassungssystem erfassbare Marker, vorzugsweise in Form einer Markerplatte, angeordnet, wobei anhand der an dem Röntgengerät angeordneten Marker eine Koordinatentransformation zwischen einem den an dem Röntgengerät angeordneten Markern zugeordneten Koordinatensystem und dem dem Messvolumen zugeordneten Koordinatensystem ermittelt wird. Durch diese Koordinatentransformation kann nach einer Verstellung des Röntgengerätes und des Positionserfassungssystems relativ zueinander, nach der die nach den vorstehenden Erläuterungen ermittelte Koordinatentransformation zwischen dem dem Messvolumen zugeordneten Koordinatensystem und dem dem Positionserfassungssystems zugeordneten Koordinatensystem keine Gültigkeit mehr hat, wieder eine Transformationsvorschrift zwischen dem Koordinatensystem des Messvolumens und dem Koordinatensystem des Positionserfassungssystems hergestellt werden.
  • Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, dass das Röntgengerät ein C-Bogen-Röntgengerät ist, dessen C-Bogen vorzugsweise ein Isozentrum aufweist und isozentrisch verstellbar ist. Das Koordinatensystem des Messvolumens hat vorzugsweise seinen Ursprung in dem Isozentrum des C-Bogens. Dadurch kann in einfacher Weise basierend auf einer Rekonstruktion eines Volumens eines röntgenpositive Marken aufweisenden Röntgenkalibrierphantoms die Transformationsvorschrift zwischen dem Koordinatensystem des Messvolumens und einem Koordinatensystem des rekonstruierten Volumens ermittelt und für die Navigation verwendet werden. Diese Transformationsvorschrift wird in der Regel in einem separaten Kalibriervorgang für das Röntgengerät ermittelt, in dem die Projektionsmatrizen des Röntgengerätes für die Bildgebung bestimmt werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
  • Fig. 1, 2 Anordnungen aufweisend ein C-Bogen-Röntgengerät, ein Röntgenkalibrierphantom und ein Positionserfassungssystem zur Ermittlung einer Koordinatentransformation für die Navigation in einem Kalibrierprozess,
  • Fig. 3 das Röntgenkalibrierphantom aus Fig. 1 und
  • Fig. 4 das Röntgenkalibrierphantom aus Fig. 2.
  • Das in Fig. 1 gezeigte an sich bekannte C-Bogen-Röntgengerät 1 weist ein Lagerteil 2 auf, an dem ein mit einer Röntgenstrahlenquelle 3 und einem Röntgenstrahlenempfänger 4 versehener C-Bogen 5 gelagert ist. Der C-Bogen 5 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels um sein Isozentrum IZ und seine Orbitalachse A längs seines Umfanges isozentrisch verstellbar (vgl. Doppelpfeil a). Der C-Bogen 5 ist außerdem zusammen mit dem Lagerteil 2 um seine Angulationsachse B in die Richtungen des Doppelpfeils b isozentrisch verschwenkbar.
  • Mit dem C-Bogen-Röntgengerät 1 können 2D- und 3D-Bilder von Objekten, beispielsweise von Patienten, gewonnen und auf einer Anzeigevorrichtung 6 dargestellt werden. Die hierzu benötigten Einrichtungen, insbesondere ein Bildrechner, sind in an sich bekannter Weise ausgeführt und daher in der Fig. 1 nicht dargestellt und nicht explizit beschrieben.
  • Mit dem C-Bogen-Röntgengerät 1 sollen insbesondere für medizinische Anwendungsfälle navigationsgeführte Eingriffe an nicht dargestellten Patienten durchgeführt werden. Aus diesem Grund ist es erforderlich, eine Koordinatentransformation zwischen einem einem in Fig. 1 schematisch angedeuteten würfelförmigen Messvolumen 7 des C-Bogen-Röntgengerätes 1 zugeordneten Koordinatensystem KM, welches im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels seinen Ursprung im Isozentrum IZ des C-Bogen-Röntgengerätes 1 hat, und einem einem in Fig. 1 in schematischer Weise dargestellten Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem KP, in dem auch die Koordinaten eines relativ zu einem Patienten zu navigierenden Instrumentes 11 angegeben werden, zu ermitteln.
  • Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels handelt es sich bei dem Positionserfassungssystem 10 um ein an sich bekanntes optisches Positionserfassungssystem, welches zwei Kameras 12 und 13 aufweist. Mit den Kameras 12, 13 können mit von den Kameras 12, 13 erfassbaren optischen Markern versehene Objekte aufgenommen und durch Auswertung der Kamerabilder deren Positionen und Orientierungen, also auch deren Koordinaten in dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem KP ermittelt werden.
  • Für die Positionsbestimmung erforderliche Rechenmittel des Positionserfassungssystems 10, z. B. ein handelsüblicher Rechner, sind in an sich bekannter Weise ausgeführt und daher in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellt und nicht explizit beschrieben.
  • Zur Ermittlung der Koordinatentransformation ist ein in Fig. 3 näher dargestelltes Röntgenkalibrierphantom 20 zumindest teilweise innerhalb des Messvolumens 7 des C-Bogen- Röntgengerätes 1 angeordnet, so dass das Röntgenkalibrierphantom 20 von einem von der Röntgenstrahlenquelle 3 ausgehenden, zu dem Röntgenstrahlenempfänger 4 verlaufenden Röntgenstrahlenbündel durchdrungen wird. Wie der Fig. 3 entnommen werden kann, ist das im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispieles verwendete Röntgenkalibrierphantom 20 von zylinderförmiger Gestalt und weist helixförmig angeordnete röntgenpositive Marken 21 auf. Von dem Röntgenkalibrierphantom 20 wird im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Serie von 2D-Projektionen unter Verstellung des C-Bogens 5 um seine Orbitalachse A aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen aufgenommen. Der C-Bogen 5 wird dabei schrittweise in einem Winkelbereich von ca. 190° verstellt. Aus den aufgenommenen 2D-Projektionen kann in an sich bekannter Weise mittels eines Bildrechners des C-Bogen-Röntgengerätes 1 ein Volumen des Röntgenkalibrierphantoms 20 konstruiert werden, in dem röntgenpositive Marken 21 des Röntgenkalibrierphantoms 20 abgebildet sind. Im Anschluss an die Rekonstruktion des Volumens des Röntgenkalibrierphantoms 20 werden in dem rekonstruierten Volumen Abbildungen von röntgenpositiven Marken 21 des Röntgenkalibrierphantoms 20 in einer frei festlegbaren Reihenfolge ausgewählt und die Koordinaten der Schwerpunkte der ausgewählten Abbildungen in einem nicht dargestellten, dem rekonstruierten Volumen zugeordneten Koordinatensystem mit einem an sich bekannten Computerprogramm bestimmt. Durch das Herstellen einer Beziehung von in dem Messvolumen 7 vorhandenen röntgenpositiven Marken 21 zu deren Abbildungen in dem rekonstruierten Volumen kann eine Transformationsvorschrift zwischen dem Koordinatensystem des rekonstruierten Volumens und dem Messvolumen 7 des C-Bogen-Röntgengerätes 1ermittelt werden, so dass die Koordinaten der Schwerpunkte der ausgewählten, in dem rekonstruierten Volumen abgebildeten und in dem Messvolumen 7 vorhandenen Marken 21 des Röntgenkalibrierphantoms 20 auch in dem dem Messvolumen 7 zugeordneten Koordinatensystem KM ermittelt werden können. Die Ermittlung dieser Transformationsvorschrift erfolgt in der Regel bereits in einem separaten Kalibrierprozess mit einem Röntgenkalibrierphantom, in dem die Projektionsmatrizen des Röntgengerätes für die Bildgebung bestimmt werden. Die Kenntnis der Projektionsmatrizen ist im Übrigen erforderlich, um aus der Serie von 2D-Projektionen überhaupt einen Volumendatensatz rekonstruieren zu können.
  • Zur Ermittlung der Koordinaten der ausgewählten röntgenpositiven Marken 21 des Röntgenkalibrierphantoms 20 in dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem KP wird ein sogenannter Navigationspointer 30 verwendet, welcher mit von den Kameras 12, 13 des Positionserfassungssystems 10 erfassbaren optischen Markern 31 versehen ist. Die optischen Marker 31 sind derart definiert an dem Navigationspointer 30 angeordnet, dass durch deren Erfassung die Koordinaten der Spitze 32 des Navigationspointers 30 von dem Positionserfassungssystem 10 in dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem KP ermittelt werden können. Mit dem Navigationspointer 30 werden in der zuvor festgelegten Reihenfolge die ausgewählten röntgenpositiven Marken 21 des Röntgenkalibrierphantoms 20, die auch in dem rekonstruierten Volumen abgebildet sind, mit der Spitze 32 des Navigationspointers 30 angetippt. Immer dann, wenn sich die Spitze 32 des Navigationspointers 30 an einer der ausgewählten röntgenpositiven Marken 21 befindet, werden mit dem Positionserfassungssystem 10 die Koordinaten der Spitze 32 des Navigationspointers 30 und somit der angetippten Marke 21 des Röntgenkalibrierphantoms 20 in dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem KP bestimmt. Die röntgenpositiven Marken 21 können dabei jeweils mit einer konischen Bohrung versehen sein, damit die Spitze 32 des Navigationspointers 30 nahezu exakt in dem Schwerpunkt der jeweiligen Marke 21 platziert werden kann. Nach der Ermittlung der Koordinaten der ausgewählten Marken 21 des Röntgenkalibrierphantoms 20 in dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem KP in der zuvor festgelegten Reihenfolge sind demnach für mehrere röntgenpositive Marken 21 des Röntgenkalibrierphantoms 20 sowohl die Koordinaten in dem dem Messvolumen 7 zugeordneten Koordinatensystem KM als auch in dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem 4 bekannt. Anhand dieser Punktpaare kann schließlich mittels des Bildrechners des C-Bogen-Röntgengerätes 1 oder des Rechners des Positionserfassungssystems 10 oder auch durch irgendeinen anderen, mit den entsprechenden Informationen versorgten Rechner die Koordinatentransformation zwischen dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem KP und dem dem Messvolumen 7 zugeordneten Koordinatensystem KM ermittelt werden. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispieles erfolgt die Ermittlung der Transformationsvorschrift nach einem Fehlerminimierungsverfahren, und zwar nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate (least squares method). Somit ist die Transformationsvorschrift zwischen dem dem Messvolumen 7 zugeordneten Koordinatensystem KM und dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem KP ermittelt und demnach bekannt.
  • Werden schließlich im Zuge eines navigationsgeführten Eingriffes von dem mit einer optische Marker 15 aufweisenden Markerplatte 14 in definierter Weise versehenen Instrument 11 Kamerabilder von den Kameras 12, 13 des Positionserfassungssystems 10 aufgenommen, so können anhand der von der Markerplatte 14 aufgenommenen Kamerabilder die Positionen des Instrumentes 11 bezüglich des dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystems KP ermittelt und diese anhand der ermittelten Koordinatentransformation zwischen dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem KP und dem dem Messvolumen 7 zugeordneten Koordinatensystem KM in Koordinaten des Koordinatensystems KM des Messvolumens und schließlich in Koordinaten eines rekonstruierten Volumens transformiert werden, da die Abbildung eines Punktes des Messvolumen 7 in ein rekonstruiertes Volumen, wie bereits erwähnt, zuvor ermittelt wurde und somit bekannt ist. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, bei entsprechender Führung des Instrumentes 11 relativ zu einem Patienten, Abbilder des Instrumentes 11 in mit dem C-Bogen-Röntgengerät 1 aufgenommene Röntgenbilder des Patienten einzublenden.
  • Um nach einer Verstellung des C-Bogen-Röntgengerätes 1 und des Positionserfassungssystems 10 relativ zueinander, nach der die ermittelte Transformationsvorschrift nicht mehr gültig wäre, wieder eine Transformationsvorschrift zwischen dem dem Messvolumen 7 zugeordneten Koordinatensystem KM und dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem KP herstellen zu können, ist an dem Lagerteil 2 des C- Bogen-Röntgengerätes 1 eine Markerplatte 40 mit von den Kameras 12, 13 des Positionserfassungssystems 10 erfassbaren optischen Markern 41 angeordnet. Der Markerplatte 40 ist ein Koordinatensystem KW zugeordnet, in dem die Koordinaten der optischen Marker 41 bekannt sind. Mit Hilfe der Markerplatte 40 und mit Hilfe des Positionserfassungssystems 10 kann eine Koordinatentransformation zwischen dem der Markerplatte 40 zugeordneten Koordinatensystem KW und dem dem Messvolumen 7 zugeordneten Koordinatensystem KM ermittelt werden, da die Koordinaten der optischen Marker 41 durch das Positionserfassungssystem 10 in dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem ermittelbar sind und die Koordinaten der röntgenpositiven Marken 21 in dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem bekannt sind. Basierend auf dieser Koordinatentransformation kann auch nach einer Verstellung des C-Bogen-Röntgengerätes 1 und des Positionserfassungssystems 10 relativ zueinander wieder eine Transformationsvorschrift zwischen dem dem Messvolumen 7 zugeordneten Koordinatensystem KM und dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem KP ermittelt werden.
  • Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Ermittlung der Koordinaten von röntgenpositiven Marken 21 des Röntgenkalibrierphantoms 20 in dem Messvolumen 7 des C-Bogen- Röntgengerätes 1 in einer von der zuvor geschilderten Verfahrensweise abweichenden Art und Weise. Vorausgesetzt wird dabei, dass die Geometrie des Röntgenkalibrierphantoms 20 und die Koordinaten der Marken 21 des Röntgenkalibrierphantoms 20 in einem dem Röntgenkalibrierphantom 20 zugeordneten Koordinatensystem KRK bekannt sind. Zur Ermittlung der Koordinaten der in dem Messvolumen 7 vorhandenen Marken 21 des Röntgenkalibrierphantoms 20 wird nach der Rekonstruktion des Volumens des Röntgenkalibrierphantoms 20 die Lage des Röntgenkalibrierphantoms 20 in dem dem Messvolumen 7 zugeordneten Koordinatensystem KM ermittelt. Dies kann beispielsweise durch die Bestimmung der Lage der Kanten des Röntgenkalibrierphantoms 20 mittels einer 3D-Kantenextraktion in einem nicht dargestellten, dem rekonstruierten Volumen zugeordneten Koordinatensystem erfolgen. Durch die bekannte oder basierend auf einer Rekonstruktion des Röntgenkalibrierphantoms 20 zu ermittelnde Transformationsvorschrift zwischen dem Koordinatensystem KM des Messvolumens und dem Koordinatensystem des rekonstruierten Volumen, kann auch die Lage der Kanten des Röntgenkalibrierphantoms 20 in dem dem Messvolumen 7 zugeordneten Koordinatensystem KM bestimmt werden. Nach der Ermittlung der Lage der Kanten des Röntgenkalibrierphantoms 20 werden in einem zweiten Schritt, basierend auf der ermittelten Lage der Kanten des Röntgenkalibrierphantoms 20 in dem dem Messvolumen 7 zugeordneten Koordinatensystem KM und basierend auf den bekannten Koordinaten der Marken 21 in dem dem Röntgenkalibrierphantom 20 zugeordneten Koordinatensystem KRK die Koordinaten der in dem Messvolumen 7 vorhandenen Marken 21 des Röntgenkalibrierphantoms 20 ermittelt. Die weitere Vorgehensweise zur Ermittlung der Koordinatentransformation entspricht der zuvor beschriebenen, d. h., zunächst werden nach einer Auswahl bestimmter röntgenpositiver Marken 21 und einer Festlegung einer Reihenfolge die Koordinaten der ausgewählten Marken 21 in der Reihenfolge bezüglich des dem Positionserfassungssystem 20 zugeordneten Koordinatensystems KP und nach Bildung der Punktpaare die Transformationsvorschrift zwischen dem dem Messvolumen 7 zugeordneten Koordinatensystem KM und dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem KP durch die Methode der kleinsten Fehlerquadrate ermittelt.
  • In der Fig. 2 ist eine zweite Anordnung zur Ermittlung einer Koordinatentransformation für die Navigation gezeigt, bei dem Komponenten, welche mit denen der in der Fig. 1 gezeigten Anordnung wenigstens im Wesentlichen bau- und funktionsgleich sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
  • Im Falle der in Fig. 2 gezeigten Anordnung wird anstelle des Röntgenkalibrierphantoms 20 ein in Fig. 4 gezeigtes modifiziertes Röntgenkalibrierphantom 50 verwendet, welches ebenfalls röntgenpositive Marken 51 aufweist, wobei die röntgenpositiven Marken 51 zudem derart ausgebildet sind, dass diese auch von dem Positionserfassungssystem 10 erfassbar sind. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispieles handelt es sich bei den Marken 51 dabei um sogenannte Retroreflexionsmarken, welche auch von den Kameras 12, 13 des Positionserfassungssystems 10 erfasst werden können.
  • Durch die Ausbildung der Marken 51 als Retroreflexionsmarken kann auf die Verwendung eines Navigationspointers zur Ermittlung der Koordinaten der Marken 51 in dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem KP verzichtet werden. Vielmehr können durch die Erfassung der Marken 51 durch das Positionserfassungssystem 10 die Koordinaten der Marken 51 automatisch durch das Positionserfassungssystem 10 in dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem KP ermittelt werden. Die Anordnung der Marken 51 in dem Röntgenkalibrierphantom 50 ist dabei vorzugsweise genau bekannt, so dass in einfacher Weise Punktpaare gebildet werden können, d. h., dass einer ausgewählten Marke 51eindeutig deren Koordinaten in dem dem Messvolumen 7 zugeordneten Koordinatensystem KM und dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem KP zugeordnet werden können. Am einfachsten lässt sich dies erreichen, wenn die Marken 21 von unterschiedlicher Größe sind. Nach der Bildung der Punktpaare kann wiederum, wie bereits zuvor beschrieben, die Koordinatentransformation zwischen dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem KP und dem dem Messvolumen zugeordneten Koordinatensystem KM durch die Methode der kleinsten Fehlerquadrate bestimmt werden.
  • Zur Ermittlung einer Beziehung zwischen einem Punkt des C- Bogen-Röntgengerätes 1 und dem Messvolumen 7 des C-Bogen- Röntgengerätes 1 ist wiederum an dem Lagerteil 2 eine Markerplatte 40 angeordnet, so dass mit Hilfe des Positionserfassungssystems 10 eine Transformationsvorschrift zwischen dem der Markerplatte 40 zugeordneten Koordinatensystem KW und dem dem Messvolumen 7 zugeordneten Koordinatensystem KM ermittelt werden kann, um nach einer Verstellung des C-Bogen- Röntgengerätes 1 und des Positionserfassungssystems 10 relativ zueinander eine Transformationsbeziehung zwischen dem dem Positionserfassungssystem 10 zugeordneten Koordinatensystem KP und dem dem Messvolumen zugeordneten Koordinatensystem KM ermitteln zu können.
  • Im Falle der vorstehenden Ausführungsbeispiele wurde eine optisches Positionserfassungssystem für die Navigation verwendet. Anstelle des optischen Positionserfassungssystems kann aber auch ein elektromagnetisches Positionserfassungssystem oder ein Positionserfassungssystem, welches auf Basis akustischer Wellen arbeitet, verwendet werden. In diesem Fall sind die optischen Marker durch entsprechende elektromagnetische oder akustische Sendeeinrichtungen und die Kameras durch entsprechende elektromagnetische oder akustische Empfangseinrichtungen zu ersetzen.
  • Des Weiteren können zur Ausführung der Erfindung auch andere als die beschriebenen Röntgenkalibrierphantome verwendet werden.
  • Darüber hinaus muss es sich bei dem Röntgengerät nicht notwendigerweise um eine C-Bogen-Röntgengerät handeln. Beispielsweise kann auch ein Röntgengerät mit einem U-förmigen Träger für die Röntgenstrahlenquelle und den Röntgenstrahlenempfänger verwendet werden.

Claims (11)

1. Verfahren zur Registrierung für navigationsgeführte Eingriffe unter Verwendung eines Positionserfassungssystems (10), eines Röntgengerätes (1) und eines röntgenpositive Marken (21, 51) aufweisenden Röntgenkalibrierphantoms (20, 50) aufweisend folgende Verfahrensschritte:
- Aufnahme von 2D-Projektionen von dem Röntgenkalibrierphantom (20, 50) aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen mit dem Röntgengerät (1),
- Rekonstruktion eines Volumens des Röntgenkalibrierphantoms (20, 50) aus den aufgenommenen 2D-Projektionen von dem Röntgenkalibrierphantom (20, 50),
- Ermittlung der Koordinaten von in dem rekonstruierten Volumen abgebildeten und in einem Messvolumen (7) des Röntgengerätes (1) vorhandenen röntgenpositiven Marken (21, 51) des Röntgenkalibrierphantoms (20, 50) in einem dem Messvolumen (7) des Röntgengerätes (1) zugeordneten Koordinatensystem (KM),
- Ermittlung der Koordinaten von in dem rekonstruierten Volumen abgebildeten und in dem Messvolumen (7) vorhandenen röntgenpositiven Marken (21, 51) in einem dem Positionserfassungssystem (10) zugeordneten Koordinatensystem (KP), und
- Ermittlung der Koordinatentransformation zwischen dem dem Messvolumen (7) zugeordneten Koordinatensystem (KM) und dem dem Positionserfassungssystem (10) zugeordneten Koordinatensystem (KP) anhand der Koordinaten der röntgenpositiven Marken (21, 51) in dem dem Messvolumen (7) zugeordneten Koordinatensystem (KM) und anhand der Koordinaten der röntgenpositiven Marken (21, 51) in dem dem Positionserfassungssystem (10) zugeordneten Koordinatensystem (KP).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Auswahl von in dem rekonstruierten Volumen abgebildeten und in dem Messvolumen (7) des Röntgengerätes (1) vorhandenen röntgenpositiven Marken (21, 51) des Röntgenkalibrierphantoms (20, 51) erfolgt, deren Koordinaten in dem dem Messvolumen (7) zugeordneten Koordinatensystem (KM) automatisch bestimmt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Geometrie des Röntgenkalibrierphantoms (20) und die Koordinaten der röntgenpositiven Marken (21) des Röntgenkalibrierphantoms (20) in einem dem Röntgenkalibrierphantom (20) zugeordneten Koordinatensystem (KRK) bekannt sind, wobei nach der Rekonstruktion des Volumens des Röntgenkalibrierphantoms (20) in einem ersten Schritt die Lage des Röntgenkalibrierphantoms (20) in dem dem Messvolumen (7) zugeordneten Koordinatensystem (KM) und in einem zweiten Schritt die Koordinaten von in dem Messvolumen (7) vorhandenen röntgenpositiven Marken (21) des Röntgenkalibrierphantoms (20) in dem dem Messvolumen (7) zugeordneten Koordinatensystem (KM) anhand der ermittelten Lage des Röntgenkalibrierphantoms (20) und der bekannten Koordinaten der röntgenpositiven Marken (21) in dem dem Röntgenkalibrierphantom (20) zugeordneten Koordinatensystem (KRK) ermittelt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Koordinaten von in dem rekonstruierten Volumen abgebildeten und in dem Messvolumen (7) vorhandenen röntgenpositiven Marken (21) mit einem Pointer (30) in dem dem Positionserfassungssystem (10) zugeordneten Koordinatensystem (KP) bestimmt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die röntgenpositiven Marken (51) derart ausgebildet sind, dass diese auch von dem Positionserfassungssystem (10) erfassbar sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Positionserfassungssystem ein optisches Positionserfassungssystem (10) ist und bei dem die röntgenpositiven Marken (51) Retroreflexionsmarken sind.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Koordinaten der röntgenpositiven Marken (51) des Röntgenkalibrierphantoms (50) in dem dem Positionserfassungssystem (10) zugeordneten Koordinatensystem (KP) automatisch durch das Positionserfassungssystem (10) ermittelt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Koordinatentransformation zwischen dem dem Messvolumen (7) zugeordneten Koordinatensystem (KM) und dem dem Positionserfassungssystem (10) zugeordneten Koordinatensystem (KP) nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem an dem Röntgengerät (1) von dem Positionserfassungssystem (10) erfassbare Marker (41) angeordnet sind.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem anhand der an dem Röntgengerät (1) angeordneten Marker (41) eine Koordinatentransformation zwischen einem den an dem Röntgengerät (1) angeordneten Markern (41) zugeordneten Koordinatensystem (KW) und dem dem Messvolumen (7) zugeordneten Koordinatensystem (KM) ermittelt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem das Röntgengerät ein C-Bogen-Röntgengerät (1) ist.
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004022803A1 (de) * 2004-05-08 2005-12-01 Ziehm Imaging Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Navigation einer Röntegendiagnostikeinrichtung
DE102006004793A1 (de) * 2006-02-02 2007-08-16 Ziehm Imaging Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Koordinatentransformation bei navigationsgeführten Eingriffen unter Verwendung einer bildgebenden Diagnostikeinrichtung und eines Lageerfassungssystems
EP1942662A1 (de) * 2007-01-04 2008-07-09 BrainLAB AG Automatische Verbesserung zur Datenverfolgung für intraoperative C-Arm-Bilder in der bildgeführten Chirurgie
EP1990008A1 (de) * 2007-05-05 2008-11-12 Ziehm Imaging GmbH Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Vielzahl kodierter Marken
WO2009109552A1 (de) * 2008-03-06 2009-09-11 Siemens Aktiengesellschaft Medizinsystem und verfahren zur ortsrichtigen zuordnung eines bilddatensatzes zu einem elektromagnetischen navigationssystem
EP2156790A1 (de) 2008-08-22 2010-02-24 BrainLAB AG Zuordnung von Röntgenmarkern zu im Röntgenbild abgebildeten Bildmarkern
DE102006051782B4 (de) * 2005-11-05 2010-09-09 Ziehm Imaging Gmbh Verfahren zur Kalibrierung einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem C-Bogen
US7922391B2 (en) 2008-05-15 2011-04-12 Brainlab Ag Determining calibration information for an x-ray apparatus
DE102010020781A1 (de) * 2010-05-18 2011-11-24 Siemens Aktiengesellschaft Bestimmung und Überprüfung der Koordinatentransformation zwischen einem Röntgensystem und einem Operationsnavigationssystem
DE102006051963B4 (de) * 2005-11-05 2012-04-26 Ziehm Imaging Gmbh Verfahren zur Kalibrierung einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem C-Bogen
US8225495B2 (en) 2007-05-05 2012-07-24 Ziehm Imaging Gmbh Localizing unit for an X-ray diagnostic system with a sterile drape
FR2982761A1 (fr) * 2011-11-21 2013-05-24 Gen Electric Procedes d'assistance a la manipulation d'un instrument, et ensemble d'assistance associe
DE102006051962B4 (de) * 2005-11-05 2013-05-29 Ziehm Imaging Gmbh Verfahren zur Kalibrierung einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit C-Bogen
DE102013206113A1 (de) 2013-04-08 2014-10-23 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Überwachung der Gültigkeit der Systemkalibrierung eines C-Bogen-Systems
EP2082687B1 (de) * 2008-01-22 2015-04-01 Brainlab AG Überlagerte Darstellung von Aufnahmen

Families Citing this family (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005011502A1 (ja) * 2003-07-30 2005-02-10 Hitachi Medical Corporation 放射線断層撮影装置
DE10360025B4 (de) * 2003-12-19 2006-07-06 Siemens Ag Verfahren zur Bildunterstützung eines mit einem medizinischen Instrument durchgeführten operativen Eingriffes
US8126224B2 (en) * 2004-02-03 2012-02-28 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Method and apparatus for instrument tracking on a scrolling series of 2D fluoroscopic images
US7349523B2 (en) * 2004-07-01 2008-03-25 East Carolina University Radiation isocenter measurement devices and methods and 3-D radiation isocenter visualization systems and related methods
FR2879433B1 (fr) * 2004-12-17 2008-01-04 Gen Electric Procede pour determiner une geometrie d'acquisition d'un systeme medical
FR2882245B1 (fr) * 2005-02-21 2007-05-18 Gen Electric Procede de determination du deplacement 3d d'un patient positionne sur une table d'un dispositif d'imagerie
KR100676928B1 (ko) 2005-09-16 2007-02-01 주식회사 사이버메드 수술용 항법 장치의 자동 재등록 방법
WO2007037307A1 (ja) * 2005-09-28 2007-04-05 Japan Health Sciences Foundation 断層撮影装置のキャリブレーション方法及び断層撮影画像の重ね合わせ方法
DE102005051102B4 (de) * 2005-10-24 2011-02-24 Cas Innovations Gmbh & Co. Kg System zur medizinischen Navigation
EP1782734B1 (de) * 2005-11-05 2018-10-24 Ziehm Imaging GmbH Vorrichtung zur Verbesserung der Volumenrekonstruktion
DE102005052786B3 (de) * 2005-11-05 2007-07-05 Ziehm Imaging Gmbh Fahrgestell für eine mobile Röntgendiagnostikeinrichtung
EP1790306B1 (de) * 2005-11-24 2008-06-11 BrainLAB AG Ansteuerung einer medizintechnischen Navigationssoftware mit Klicksignal
US20070239026A1 (en) * 2005-11-24 2007-10-11 Brainlab Ag Controlling a medical navigation software using a click signal
CN100382763C (zh) * 2006-03-31 2008-04-23 北京航空航天大学 一种适用于三维ct扫描系统投影坐标原点的标定方法
WO2008038283A2 (en) * 2006-09-25 2008-04-03 Mazor Surgical Technologies Ltd. C-arm computerized tomography system
US20080147086A1 (en) * 2006-10-05 2008-06-19 Marcus Pfister Integrating 3D images into interventional procedures
US20080162046A1 (en) * 2006-10-24 2008-07-03 General Electric Company Method and system for tracking an arrangement of medical apparatuses
US7671887B2 (en) * 2006-11-20 2010-03-02 General Electric Company System and method of navigating a medical instrument
IL188262A (en) * 2007-01-10 2011-10-31 Mediguide Ltd System and method for superimposing a representation of the tip of a catheter on an image acquired by a moving imager
DE102007009764A1 (de) * 2007-02-27 2008-08-28 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur visuellen Unterstützung einer Katheteranwendung
DE102007042333A1 (de) 2007-09-06 2009-03-12 Siemens Ag Verfahren zum Ermitteln einer Abbildungsvorschrift und Verfahren zum Erzeugen einer 3D-Rekonstruktion
DE102007055205A1 (de) 2007-11-19 2009-05-20 Kuka Roboter Gmbh Verfahren zum Ermitteln eines Aufstellortes und zum Aufstellen einer Erfassungsvorrichtung eines Navigationssystems
US20090198124A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Ralf Adamus Workflow to enhance a transjugular intrahepatic portosystemic shunt procedure
EP2098168B1 (de) 2008-03-04 2010-11-03 BrainLAB AG Kalibrierung eines C-Bogen-Röntgengeräts
US9545239B2 (en) * 2008-07-28 2017-01-17 Orthosoft Inc. X-ray detection device for C-arm tracker and method
DE102008035736B8 (de) * 2008-07-31 2013-07-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Röntgenbild-Aufnahmesystem und Röntgenbild-Aufnahmeverfahren zur Aufnahme vonRöntgenprojektionsbildern und von Ausrichtungsinformationen für aufgenommeneRöntgenprojektionsbilder
US20100278311A1 (en) * 2008-10-28 2010-11-04 Kevin Hammerstrom Device and method for scaling medical images
US20140072108A1 (en) * 2010-07-16 2014-03-13 David P. Rohler Methods and apparatus for extended low contrast detectability for radiographic imaging systems
TW201110941A (en) * 2009-09-25 2011-04-01 Accumis Inc Image capture system for recording X-ray images in real-time
JP5674814B2 (ja) * 2010-01-06 2015-02-25 シブコ メディカル インストルメンツ カンパニー インコーポレイテッドＣｉｖｃｏ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｃｏ．，Ｉｎｃ． マーカ装置、取り付け部材、フレームアセンブリ
US20120076371A1 (en) * 2010-09-23 2012-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Phantom Identification
US8777485B2 (en) * 2010-09-24 2014-07-15 Varian Medical Systems, Inc. Method and apparatus pertaining to computed tomography scanning using a calibration phantom
KR101027099B1 (ko) * 2010-09-30 2011-04-05 주식회사 나노포커스레이 컴퓨터 단층촬영장치의 위치보정데이터 측정방법 및 위치보정방법
NL2005899C2 (en) * 2010-12-22 2012-06-25 Nucletron Bv A mobile x-ray unit.
CN102103757B (zh) * 2010-12-27 2012-09-19 中国科学院深圳先进技术研究院 锥束图像重建方法及装置
US9510771B1 (en) 2011-10-28 2016-12-06 Nuvasive, Inc. Systems and methods for performing spine surgery
CN103417295B (zh) * 2012-05-17 2015-07-29 中国科学院深圳先进技术研究院 手术导航系统及手术导航方法
US9545233B2 (en) 2012-05-22 2017-01-17 Mazor Robotics Ltd. On-site verification of implant positioning
US9636079B2 (en) * 2012-06-05 2017-05-02 Koninklijke Philips N.V. Motion layer decomposition calibration of x-ray CT imagers
TWI558433B (zh) * 2012-06-07 2016-11-21 紐克雷創營運公司 移動式ｘ光單元及劑量控制方法
US10441236B2 (en) * 2012-10-19 2019-10-15 Biosense Webster (Israel) Ltd. Integration between 3D maps and fluoroscopic images
GB2512384B (en) * 2013-03-28 2016-07-20 Elekta Ab Markers, Phantoms and Associated Methods for Calibrating Imaging Systems
US11304621B2 (en) 2013-07-09 2022-04-19 Biosense Webster (Israel) Ltd. Radiation-free position calibration of a fluoroscope
DE102013217476A1 (de) * 2013-09-03 2015-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Repositionierung eines mobilen bildgebenden Geräts
US9848922B2 (en) 2013-10-09 2017-12-26 Nuvasive, Inc. Systems and methods for performing spine surgery
US10702226B2 (en) 2015-08-06 2020-07-07 Covidien Lp System and method for local three dimensional volume reconstruction using a standard fluoroscope
US9672607B2 (en) * 2015-10-08 2017-06-06 Biosense Webster (Israel) Ltd. Identification and registration of multi-marker jig
US9931098B2 (en) 2016-04-14 2018-04-03 Carestream Health, Inc. Post acquisition calibration
JP7170631B2 (ja) 2016-10-05 2022-11-14 ニューヴェイジヴ，インコーポレイテッド 外科ナビゲーションシステム及び関連する方法
US12064183B2 (en) 2017-03-21 2024-08-20 Canon U.S.A., Inc. Methods, apparatuses and storage mediums for ablation planning and performance
EP3421086B1 (de) * 2017-06-28 2020-01-15 OptiNav Sp. z o.o. Bestimmung von geometrischen informationen über eine medizinische behandlungsanordnung mit drehbarer behandlungsstrahlungsquelleneinheit
US10699448B2 (en) 2017-06-29 2020-06-30 Covidien Lp System and method for identifying, marking and navigating to a target using real time two dimensional fluoroscopic data
WO2019075074A1 (en) 2017-10-10 2019-04-18 Covidien Lp SYSTEM AND METHOD FOR IDENTIFICATION AND MARKING OF A TARGET IN A THREE-DIMENSIONAL FLUOROSCOPIC RECONSTRUCTION
US10905498B2 (en) 2018-02-08 2021-02-02 Covidien Lp System and method for catheter detection in fluoroscopic images and updating displayed position of catheter
US10893842B2 (en) 2018-02-08 2021-01-19 Covidien Lp System and method for pose estimation of an imaging device and for determining the location of a medical device with respect to a target
WO2019209725A1 (en) 2018-04-23 2019-10-31 Mako Surgical Corp. System, method and software program for aiding in positioning of a camera relative to objects in a surgical environment
US11877806B2 (en) 2018-12-06 2024-01-23 Covidien Lp Deformable registration of computer-generated airway models to airway trees
TWI708217B (zh) * 2019-10-30 2020-10-21 行政院原子能委員會核能研究所 用於雙軸數位斷層合成造影系統的幾何校正方法及其系統
US12004816B2 (en) 2020-03-30 2024-06-11 Depuy Ireland Unlimited Company Robotic surgical apparatus with positioning guide
USD995790S1 (en) 2020-03-30 2023-08-15 Depuy Ireland Unlimited Company Robotic surgical tool
US12042944B2 (en) 2020-03-30 2024-07-23 Depuy Ireland Unlimited Company Robotic surgical system with graphical user interface
CN113855238B (zh) * 2021-09-15 2023-03-28 北京天智航医疗科技股份有限公司 二维影像图的配准方法、装置、介质及电子设备

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4991579A (en) 1987-11-10 1991-02-12 Allen George S Method and apparatus for providing related images over time of a portion of the anatomy using fiducial implants
FR2700909B1 (fr) * 1993-01-27 1995-03-17 Gen Electric Cgr Dispositif et procédé automatique de calibration géométrique d'un système d'imagerie par rayons X.
DE19703556A1 (de) * 1997-01-31 1998-08-06 Philips Patentverwaltung Verfahren und Anordnung zur Positionsbestimmung bei der Röntgenbildgebung
US5951475A (en) * 1997-09-25 1999-09-14 International Business Machines Corporation Methods and apparatus for registering CT-scan data to multiple fluoroscopic images
KR20020003362A (ko) * 1999-01-15 2002-01-12 추후제출 좌표화된 투시법을 이용하여 해부학적 대상물을 측정하는장치 및 방법
DE19919907C2 (de) * 1999-04-30 2003-10-16 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Katheter-Navigation in dreidimensionalen Gefäßbaum-Aufnahmen
DE19936409A1 (de) * 1999-08-03 2001-03-15 Siemens Ag Vorrichtung zur Bestimmung von Projektionsgeometrien eines Röntgensystems, Verwendung der Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Projektionsgeometrien
DE10015815A1 (de) * 2000-03-30 2001-10-11 Siemens Ag System und Verfahren zur Erzeugung eines Bilddatensatzes
FR2812741B1 (fr) * 2000-08-02 2003-01-17 Ge Med Sys Global Tech Co Llc Procede et dispositif de reconstruction d'une image tridimensionnelle dynamique d'un objet parcouru par un produit de contraste
US6493574B1 (en) * 2000-09-28 2002-12-10 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Calibration phantom and recognition algorithm for automatic coordinate transformation in diagnostic imaging
CA2348135A1 (en) * 2001-05-17 2002-11-17 Cedara Software Corp. 3-d navigation for x-ray imaging system
DE10210645B4 (de) * 2002-03-11 2006-04-13 Siemens Ag Verfahren zur Erfassung und Darstellung eines in einen Untersuchungsbereich eines Patienten eingeführten medizinischen Katheters

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004022803B4 (de) * 2004-05-08 2009-08-27 Ziehm Imaging Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Navigation einer Röntgendiagnostikeinrichtung
DE102004022803A1 (de) * 2004-05-08 2005-12-01 Ziehm Imaging Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Navigation einer Röntegendiagnostikeinrichtung
DE102006051962B4 (de) * 2005-11-05 2013-05-29 Ziehm Imaging Gmbh Verfahren zur Kalibrierung einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit C-Bogen
DE102006051963B4 (de) * 2005-11-05 2012-04-26 Ziehm Imaging Gmbh Verfahren zur Kalibrierung einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem C-Bogen
DE102006051782B4 (de) * 2005-11-05 2010-09-09 Ziehm Imaging Gmbh Verfahren zur Kalibrierung einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem C-Bogen
DE102006004793B4 (de) * 2006-02-02 2010-05-27 Ziehm Imaging Gmbh Verfahren zur intraoperativen Ermittlung der Koordinatentransformationen bei navigationsgeführten Eingriffen
DE102006004793A1 (de) * 2006-02-02 2007-08-16 Ziehm Imaging Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Koordinatentransformation bei navigationsgeführten Eingriffen unter Verwendung einer bildgebenden Diagnostikeinrichtung und eines Lageerfassungssystems
US9560291B2 (en) 2007-01-04 2017-01-31 Brainlab Ag Automatic improvement of tracking data for intraoperative C-arm images in image guided surgery
EP1942662A1 (de) * 2007-01-04 2008-07-09 BrainLAB AG Automatische Verbesserung zur Datenverfolgung für intraoperative C-Arm-Bilder in der bildgeführten Chirurgie
EP1990008A1 (de) * 2007-05-05 2008-11-12 Ziehm Imaging GmbH Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Vielzahl kodierter Marken
US7927014B2 (en) 2007-05-05 2011-04-19 Ziehm Imaging Gmbh X-ray diagnostic imaging system with a plurality of coded markers
US8225495B2 (en) 2007-05-05 2012-07-24 Ziehm Imaging Gmbh Localizing unit for an X-ray diagnostic system with a sterile drape
EP2082687B1 (de) * 2008-01-22 2015-04-01 Brainlab AG Überlagerte Darstellung von Aufnahmen
WO2009109552A1 (de) * 2008-03-06 2009-09-11 Siemens Aktiengesellschaft Medizinsystem und verfahren zur ortsrichtigen zuordnung eines bilddatensatzes zu einem elektromagnetischen navigationssystem
US7922391B2 (en) 2008-05-15 2011-04-12 Brainlab Ag Determining calibration information for an x-ray apparatus
EP2156790A1 (de) 2008-08-22 2010-02-24 BrainLAB AG Zuordnung von Röntgenmarkern zu im Röntgenbild abgebildeten Bildmarkern
US8104958B2 (en) 2008-08-22 2012-01-31 Brainlab Ag Assigning X-ray markers to image markers imaged in the X-ray image
EP2245986A1 (de) 2008-08-22 2010-11-03 BrainLAB AG Pyramidenförmige Röntgenmarkervorrichtung
WO2011144412A1 (de) * 2010-05-18 2011-11-24 Siemens Aktiengesellschaft Bestimmung und überprüfung der koordinatentransformation zwischen einem röntgensystem und einem operationsnavigationssystem
US8886286B2 (en) 2010-05-18 2014-11-11 Siemens Aktiengesellschaft Determining and verifying the coordinate transformation between an X-ray system and a surgery navigation system
DE102010020781A1 (de) * 2010-05-18 2011-11-24 Siemens Aktiengesellschaft Bestimmung und Überprüfung der Koordinatentransformation zwischen einem Röntgensystem und einem Operationsnavigationssystem
DE102010020781B4 (de) 2010-05-18 2019-03-28 Siemens Healthcare Gmbh Bestimmung und Überprüfung der Koordinatentransformation zwischen einem Röntgensystem und einem Operationsnavigationssystem
FR2982761A1 (fr) * 2011-11-21 2013-05-24 Gen Electric Procedes d'assistance a la manipulation d'un instrument, et ensemble d'assistance associe
WO2013078366A1 (en) * 2011-11-21 2013-05-30 General Electric Company Methods for the assisted manipulation of an instrument, and associated assistive assembly
DE102013206113A1 (de) 2013-04-08 2014-10-23 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Überwachung der Gültigkeit der Systemkalibrierung eines C-Bogen-Systems

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