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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein rechnergestütztes
Darstellungsverfahren für
ein 3D-Objekt. Derartige Verfahren werden unter anderem bei bildgestützten medizinischen
Eingriffen angewendet.
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Bei diesen Verfahren wird vom Rechner
kontinuierlich eine 2D-Grundabbildung
des Objekts ermittelt und über
ein Ausgabesystem als Bild flüchtig ausgegeben.
Der Einsatz derartiger Darstellungsverfahren bietet sich dabei insbesondere
deshalb an, weil die hierzu benötigte
Ausstattung im Operationssaal oft vorhanden ist. Darüber hinaus
ist diese Ausstattung .einfacher handhabbar und kostengünstiger in
der Anschaffung als eine Ausstattung für eine 3D-Bildgebung wie beispielsweise
einen Magnetresonanztomographen, einen Computertomographen, 3D-Angiographiegeräte und dergleichen.
Darüber
hinaus ist die Ermittlung eines Volumendatensatzes, der ein Objekt
beschreibt, mit dem heutigen Stand der Technik in Echtzeit nicht
möglich.
Die Echtzeitfähigkeit
der Bildgebung ist aber gerade in Zusammenhang mit Eingriffen in
den Körper
eine unverzichtbare Eigenschaft.
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2D-Abbildungen des Objekts weisen
eine Anzahl von Nachteilen auf. So steht insbesondere ein Bediener
(der Operateur) beim Einsatz von 2D-Abbildungen des Objekts immer
vor der schwierigen Aufgabe, den dargestellten 2D-Bildinhalt mental
auf die realen dreidimensionalen anatomischen Verhältnisse zu übertragen.
Oft stellt sich dem Bediener auch die Situation dar, dass eine präoperative
Eingriffplanung anhand eines Volumendatensatzes und aus dem Volumendatensatz
ermittelten 2D-Darstellungen erfolgte, diese Planungsergebnisse
bei der Operation aber nicht direkt auf in Echtzeit verfügbaren 2D-Abbildungen
während
der Operation abbildbar sind.
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Bei Navigationsprozeduren werden
im klinischen Umfeld meist mit Positionssensoren bestückte chirurgische
Instrumente benutzt. Dadurch kann die aktuelle Position dieser Instrumente – gegebenenfalls
nach einer einmalig oder mehrmals während des Eingriffs durchgeführten sogenannten
Registrierungsprozedur – während des
Eingriffs in präoperativ erzeugten
Bilddaten dargestellt werden. Bei dieser Vorgehensweise ist die
nicht einfache Handhabung der Positionssensoren problematisch. Auch
die Registrierungsprozedur ist meist sehr aufwändig. Ein weiterer Nachteil
besteht darin, dass die präoperativen,
aus einem Volumendatensatz des Objekts ermittelten Bilddaten oft
nicht die erforderliche Aktualität
aufweisen.
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Bei orthopädischen Prozeduren ist ferner
bekannt, mehrere 2D-Abbildungen
des Objekts (meist in Form von Projektionen) darzustellen und so
eine Navigation zu betreiben. Dieser Ansatz behebt den Nachteil
der mangelnden Aktualität
der präoperativen
3D-Volumendaten, da diese Daten hier durch Röntgenbilder ersetzt werden.
Allerdings steht hier keine echte 3D-Information zur Verfügung, sondern nur
eine quasi-3D-Information, aus der der Operateur mental ein 3D-Szenario
erzeugen muss. Darüber
hinaus können
auch bei dieser Vorgehensweise Ergebnisse einer vorherigen Eingriffsplanung,
die vorab anhand präoperativer
(echter) 3D-Bilddaten durchgeführt
wurde, nicht ohne weiteres auf die intraoperativen 2D-Projektionen übertragen
werden.
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Schließlich ist noch bekannt, zwei
Projektionen des Operationsfelds aufzunehmen und über das Ausgabesystem
als Bilder darzustellen. Die Projektionen werden dabei unter verschiedenen
Winkeln aufgenommen, um quasi-räumliche
Information über das
Operationsfeld zu gewinnen. Auch bei diesem Ansatz wird keine echte
3D-Bildinformation generiert, so dass wiederum der 3D-Kontext vom
Operateur mental geschaffen werden muss.
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In der älteren, nicht vorveröffentlichen
deutschen Patentanmeldung 102 10 646.0 mit dem Titel „Verfahren
zur Bilddar stellung eines in einen Untersuchungsbereich eines Patienten
eingebrachten medizinischen Instruments", eingereicht am 11.03.2002, ist ein
rechnergestütztes
Darstellungsverfahren für ein
3D-Objekt beschrieben, bei dem von einem Rechner eine 2D-Grunddarstellung
eines 3D-Volumendatensatzes des Objekts ermittelt und über ein Ausgabesystem
als Bild flüchtig
ausgegeben wird. Vom Rechner wird ferner eine 2D-Grundabbildung des
Objekts ermittelt und – zumindest
teilweise – der Grunddarstellung überlagert
bzw. in diese eingeblendet. Diese Vorgehensweise stellt bereits
einen großen
Fortschritt dar, ist aber immer noch nicht in allen Aspekten völlig befriedigend.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, ein rechnergestütztes
Darstellungsverfahren für
ein 3D-Objekt zu schaffen, mittels dessen für einen Bediener (einen Operateur)
eine noch einfachere Erfassung der dargestellten Sachverhalte möglich ist.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass
vom Rechner eine 2D-Grundabbildung
des Objekts ermittelt und über
ein Ausgabesystem als Bild flüchtig
ausgegeben wird, dass von einem Rechner eine 2D-Grunddarstellung
eines 3D-Volumendatensatzes des Objekts ermittelt und über das
Ausgabesystem als Bild flüchtig
ausgegeben wird und dass die Grundabbildung und die Grunddarstellung
vom Rechner gleichzeitig, aber örtlich
getrennt voneinander ausgegeben werden.
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Die vorliegende Erfindung zielt also
insbesondere auf intraoperative Situationen ab, bei denen einerseits
intraoperative, in Echtzeit ermittelte 2D-Bilddaten verwendet werden,
aber zusätzlich
präoperative
3D-Bilddaten existieren, so dass sich die Informationen der 2D-Bilddaten
und die Informationen der 3D-Bilddaten gegenseitig ergänzen können. Die
Erfindung beschränkt
sich aber nicht auf ein einheitliches Darstellen ineinander (Einblenden),
sondern betrifft ein Darstellen der Bilder nebeneinander.
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Wenn nicht nur die Grundabbildung,
sondern auch die Grunddarstellung vom Rechner in Echtzeit ermittelt
wird, ist das Verfahren besonders vielseitig anwendbar. Insbesondere
besteht in diesem Fall die Möglichkeit,
die Grunddarstellung interaktiv zu ändern.
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Wenn die Grundabbildung durch eine
Grundaufnahmegeometrie bestimmt ist und die Grundaufnahmegeometrie
jederzeit änderbar
ist, ist auch die Grundabbildung jederzeit etwaigen geänderten
Erfordernissen anpassbar.
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Wenn zum Anpassen der Grundabbildung die
Grundaufnahmegeometrie von einem Bediener manuell in eine Grundaufnahmestellung
verfahren werden soll, kann dies besonders genau und zuverlässig geschehen,
wenn bei Erreichen der Grundaufnahmestellung der Rechner eine akustische
oder optische Grundrückmeldung
an den Bediener ausgibt und/oder die Grundaufnahmegeometrie eine
mechanische Grundrückmeldung
an den Bediener ausgibt.
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Wenn die Grunddarstellung und die Grundabbildung
perspektivische Projektionen sind und derart bestimmt werden, dass
ihre Projektionsparameter übereinstimmen,
zeigen beide Bilder das Objekt unter dem gleichen Blickwinkel. Im
Idealfall stimmen die Bilder sogar überein. Der mentale Abgleich
der beiden Bilder miteinander ist dadurch für den Bediener besonders einfach.
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Ein Bestimmen der Projektionsparameter der
Grunddarstellung derart, dass die Projektionsparameter mit den Projektionsparametern
der Grundabbildung übereinstimmen,
ist im Stand der Technik unter dem Begriff „Registrierung" bekannt. Registrierungsverfahren
sind beispielsweise in der eingangs erwähnten
DE 102 10 646.0 beschrieben. Sie
sind als solche nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Wenn mindestens eine vom Rechner
in Bezug auf den Volumendatensatz gegebenen ortsbezogene Information
vom Rechner an einer korrespondierenden Stelle der Grundabbildung
berücksichtigt wird,
ist das Verständnis
des dargestellten Sachverhalts für
den Bediener noch einfacher.
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Der Volumendatensatz ist in aller
Regel vorab ermittelt worden. Er kann beispielsweise einen Gefäßbaum repräsentieren,
innerhalb dessen ein Katheter geführt werden soll. Anhand des
Volumendatensatzes kann beispielsweise ein Weg festgelegt worden
sein, entlang dessen der Katheter zu führen ist. In einem derartigen
Fall ist z. B. ein Einblenden einer sogenannten „road map" in die Grundabbildung möglich. Auch
ist es möglich,
mittels eines Cursors in der Grunddarstellung Bereiche zu markieren
oder zu selektieren und derartige Markierungen bzw. Selektionen
halb- oder vollautomatisch in die Grundabbildung zu übertragen.
Gegebenenfalls ist es sogar möglich,
einen Cursor für
die Grunddarstellung mit einem Cursor für die Grundabbildung direkt
zu koppeln.
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Auch die umgekehrte Vorgehensweise
ist prinzipiell möglich.
Es ist also auch möglich,
mindestens eine vom Rechner in Bezug auf das Objekt gegebene ortsbezogene
Information vom Rechner an einer korrespondierenden Stelle der Grunddarstellung
zu berücksichtigen.
Beispielsweise kann der tatsächliche
momentane Ort einer Katheterspitze ermittelt und in der Grunddarstellung
angezeigt werden.
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Bei der Berücksichtigung von in Bezug auf das
Objekt gegebenen ortsbezogenen Informationen an korrespondierenden
Stellen der Grunddarstellung ist aber zusätzlich zu berücksichtigen,
dass – im
Gegensatz zur Abbildung vom Dreidimensionalen ins Zweidimensionale – die Abbildung
von der Grundabbildung in die Grunddarstellung in der Regel nicht eindeutig
ist. Jeder Punkt der Grundabbildung wird vielmehr in eine Linie
im Volumendatensatz abgebildet. Diese Linie reduziert sich nur dann
wieder auf einen Punkt der Grunddarstellung, wenn die Grund darstellung
und die Grundabbildung perspektivische Projektionen sind, deren
Projektionsparameter übereinstimmen.
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Insbesondere aufgrund dieser Unbestimmtheit
der Abbildung der Grundabbildung in den Volumendatensatz ist es
von Vorteil, wenn vom Rechner auch eine von der Grundabbildung des
Objekts verschiedene 2D-Zusatzabbildung des Objekts ermittelt wird,
die Zusatzabbildung vom Rechner über
das Ausgabemedium als Bild flüchtig
ausgegeben wird und die Zusatzabbildung des Objekts gleichzeitig
zur Grundabbildung und der Grunddarstellung, aber örtlich getrennt
von diesen ausgegeben wird. Die Ermittlung der Zusatzabbildung erfolgt
dabei selbstverständlich
in Echtzeit.
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Denn dadurch, dass dann zwei 2D-Abbildungen
zur Verfügung
stehen, können
bei Markierung je einer bestimmten Stelle in den beiden Abbildungen im
Volumendatensatz zwei Linien ermittelt werden. Ähnlich einer Kreuzpeilung kann
somit ein korrespondierender Ort im Volumendatensatz ermittelt werden
und auch in der Grunddarstellung dann eindeutig (punktuell) markiert
werden.
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Analog zur Grundabbildung ist auch
die Zusatzabbildung durch eine Zusatzaufnahmegeometrie bestimmt.
Vorzugsweise ist auch die Zusatzaufnahmegeometrie jederzeit änderbar.
In analoger Weise zur Grundabbildung kann dabei wieder ein manuelles Verfahren
in eine vorbestimmte Zusatzaufnahmestellung durch eine akustische
oder optische Zusatzrückmeldung
des Rechners und/ oder eine mechanische Zusatzrückmeldung der Zusatzaufnahmegeometrie erfolgen.
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Die Grundaufnahmegeometrie weist
eine Grundabbildungshauptachse auf, die Zusatzaufnahmegeometrie
eine Zusatzabbildungshauptachse. Die Abbildungshauptachsen schneiden
sich in der Regel unter Bildung eines Schnittwinkels in einem gemeinsamen
Schnittpunkt. Der Schnittwinkel ist vorzugsweise derart zu bestimmen,
dass die durch die Grund- und die Zusatzabbildung vermittelte Gesamtinformation
des Objekts möglichst
groß ist.
Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Zusatzabbildung relativ
zur Grundabbildung derart bestimmt wird, dass der Schnittwinkel
90° beträgt.
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Falls der Schnittwinkel konstruktionsbedingt nur
maximal so groß wie
ein Grenzwinkel sein kann, der kleiner als 90° ist, wird die Zusatzabbildung
relativ zur Grundabbildung vorzugsweise derart bestimmt, dass der
Schnittwinkel gleich dem Grenzwinkel ist.
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Vorzugsweise wird vom Rechner auch
eine von der Grunddarstellung des Volumendatensatzes verschiedene
2D-Zusatzdarstellung des Volumendatensatzes ermittelt und über das
Ausgabesystem als Bild flüchtig
ausgegeben. Die Zusatzdarstellung wird dabei gleichzeitig zur Grundabbildung
und der Grunddarstellung, aber örtlich
getrennt von diesen, gegebenenfalls auch örtlich getrennt von der Zusatzabbildung,
ausgegeben. Dadurch ist für
den Bediener ein noch besseres Verständnis des dargestellten Sachverhalts
möglich.
Ebenso wie bei der Grunddarstellung wird auch die Zusatzdarstellung
vorzugsweise vom Rechner in Echtzeit ermittelt. Denn dadurch ist
sie wieder interaktiv änderbar.
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Wenn die Zusatzdarstellung und die
Zusatzabbildung perspektivische Projektionen sind und derart bestimmt
werden, dass ihre Projektionsparameter übereinstimmen, ist ein mentaler
Abgleich und Vergleich der Zusatzabbildung und der Zusatzdarstellung
für den
Bediener wieder besonders einfach.
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Vorzugsweise wird vom Rechner ferner
eine sowohl von der Grunddarstellung als auch von der Zusatzdarstellung
des Volumendatensatzes unabhängige
2D-Ergänzungsdarstellung
des Volumendatensatzes ermittelt und über das Ausgabesystem als Bild
flüchtig
ausgegeben. Auch die Ergänzungsdarstellung
wird dabei gleichzeitig mit der Grundabbildung, der Grunddarstellung
und der Zusatzdarstellung, aber örtlich
getrennt von diesen, gegebenenfalls auch örtlich getrennt von der Zusatzabbildung, ausgegeben.
Denn dann ist das Darstellungsverfahren noch vielseitiger. Insbesondere
kann beispielsweise die Ergänzungsdarstellung
variiert werden, ohne die Grund- und die Zusatzdarstellung ändern zu müssen.
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Auch die Ergänzungsdarstellung wird vorzugsweise – ebenso
wie die Grunddarstellung und die Zusatzdarstellung – in Echtzeit
ermittelt. Denn dann ist sie wieder interaktiv änderbar.
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Wenn die Abbildungen und die Darstellungen
jeweils über
eine eigene Ausgabeeinrichtung, z. B. einen Monitor, des Ausgabesystems
ausgegeben werden, erfolgt die Ausgabe auf besonders übersichtliche
Weise.
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Wie oben stehend ausgeführt, können die Grund-
und die Zusatzdarstellung perspektivische Projektionen sein. Gleiches
gilt selbstverständlich auch
für die
Ergänzungsdarstellung.
Es ist aber auch möglich,
dass die Darstellungen – einzeln
oder zusammen – parallele
Projektionen oder Schnitte sind. Auch die Grund- und die Zusatzabbildung
können perspektivische
Projektionen sein.
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Wenn die Grundabbildung, gegebenenfalls auch
die Zusatzabbildung, durch Röntgenstrahlung oder
durch Ultraschall ermittelt werden, gestaltet sich die Ermittlung
der Abbildungen besonders einfach.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung
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1 schematisch
eine bildgebende Modalität,
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2 einen
Ausschnitt von 1 und
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3 und 4 Kombinationen von 2D-Darstellungen
eines Volumendatensatzes eines Objekts mit mindestens einer 2D-Abbildung
des Objekts.
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Gemäß 1 ist eine bildgebende Modalität 1 z.
B. als Röntgenanlage 1 ausgebildet.
Die Röntgenanlage 1 ist
mit einem Steuerrechner 2 verbunden.
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Die Röntgenanlage 1 ist
gemäß 2 als C-Bogen-Anlage ausgebildet.
Sie weist also ein Röntgensystem
auf, das aus einer Röntgenquelle 3 und
einem Röntgendetektor 4 besteht,
die auf einer gemeinsamen Kreisbahn 5 um eine Schwenkachse 6 verschwenkbar
sind. Jede Stelle auf der Kreisbahn 5 definiert eine Aufnahmegeometrie.
Die Aufnahmegeometrie weist insbesondere eine Abbildungshauptachse 7 auf,
die durch die Röntgenquelle 3 und
das Zentrum des Röntgendetektors 4 bestimmt
ist. Sie schneidet die Schwenkachse 6 in einem Schnittpunkt 8.
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Ein mit dieser Aufnahmegeometrie
erfasstes Durchleuchtungsbild eines Objekts 9 (in der Regel
eines Menschen 9) ist somit mittels des Röntgendetektors 4 erfassbar
und in Echtzeit an den Steuerrechner 2 übermittelbar. Von diesem wird
dann die korrespondierende 23 des
Objekts 9 ermittelt und in Echtzeit über ein Ausgabesystem 10 als
Bild flüchtig
ausgegeben. Im vorliegenden Fall eines Durchleuchtungsbildes ist
die 23 eine perspektivische Projektion 23.
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Gemäß 2 ist zusätzlich zu dem von der Röntgenquelle 3 und
dem Röntgendetektor 4 gebildeten
Röntgensystem
ein weiteres Röntgensystem vorhanden,
das ebenfalls eine Röntgenquelle 3' und einen Röntgendetektor 4' aufweist. Die
Röntgensysteme
sind dabei im wesentlichen gleich ausgebildet. Sie sind auch in
gleicher Weise betreibbar. Gleiche Komponenten sind daher mit den
gleichen Bezugszeichen versehen, die aber zur Unterscheidung vom erstgenannten
Röntgensystem
mit einem Apostroph versehen sind.
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Soweit nachfolgend zwischen dem vom Röntgendetektor 4 erfassten
Durchleuchtungsbild (Projektion 23) und dem vom Röntgendetektor 4' erfassten Durchleuchtungsbild
(Projektion 23')
unterschieden wird, ist ersteres als Grundabbildung 23 bzw.
Grundprojektion 23 bezeichnet, letzteres als Zusatzabbildung 23' bzw. Zusatzprojektion 23'.
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Gemäß 3 wird vom Steuerrechner 2 die Zusatzabbildung 23' ebenfalls über das
Ausgabesystem 10 ausgegeben. Das Ausgabesystem 10 weist hierfür eine Vielzahl
von Ausgabeeinrichtungen 11, z. B. von Monitoren 11,
auf. Die beiden Projektionen 23, 23' werden dabei über je eine eigene Ausgabeeinrichtung 11 ausgegeben.
Die Ausgabe der 23, 23' erfolgt also zwar
gleichzeitig, aber getrennt voneinander.
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Die Grund- und die Zusatzabbildung 23, 23' sind durch
die Aufnahmegeometrien bestimmt, wobei gemäß 2 die Aufnahmegeometrien voneinander verschieden
sind. Insbesondere schneiden sich die Abbildungshauptachsen 7, 7' unter Bildung
eines Schnittwinkels α in
dem Schnittpunkt 8. Somit ist auch die Zusatzabbildung 23' von der Grundabbildung 23 verschieden.
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Die Zusatzabbildung 23' wird relativ
zur Grundabbildung 23 derart bestimmt, dass der Schnittwinkel α einen Minimalwert
nicht unterschreitet. Vorzugsweise sollte der Schnittwinkel α 90° betragen.
Wenn dies nicht möglich
sein sollte, weil ein Grenzwinkel, unter dem die Abbildungshauptachsen 7, 7' sich maximal
schneiden können,
kleiner als 90° ist,
wird die Zusatzabbildung 23' relativ
zur Grundabbildung 23 vorzugsweise derart bestimmt, dass
der Schnittwinkel α gleich
dem Grenzwinkel ist. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass
gute Ergebnisse bereits erzielbar waren, wenn der Schnittwinkel α 45° betragen
hat.
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Prinzipiell sind die Grundaufnahmegeometrie
und die Zusatzaufnahmegeometrie der Röntgensysteme unabhängig voneinander
einstellbar. Sie können
dabei beispielsweise, wie in 1 angedeutet,
manuell durch einen Bediener 12 oder vom Steuerrechner 2 verstellt
werden. In jedem Fall aber sind die Aufnahmegeometrien jederzeit änderbar.
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Wenn das Ändern der Aufnahmegeometrien manuell
durch den Bediener 12 erfolgt, ist das Anfahren vorbestimmter
Aufnahmestellungen kritisch. Daher werden beispielsweise mittels
Sensoren von einer Steuereinrichtung 13 kontinuierlich
die momentanen Stellungen der Röntgensysteme
erfasst und an den Steuerrechner 2 gemeldet. Wenn z. B.
die Grundaufnahmegeometrie eine vorbestimmte Aufnahmestellung erreicht,
gibt der Rechner 2 über
einen Bildschirm oder eine schematisch angedeutete Signallampe 14 eine
optische Rückmeldung
an den Bediener 12 aus.
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Alternativ oder zusätzlich kann
bei Erreichen der gewünschten
Aufnahmestellung auch eine akustische Rückmeldung über einen kleinen Lautsprecher 15 erfolgen.
Es ist auch möglich,
dass die Röntgenanlage 1 selbst
schematisch angedeutete mechanische Rückkopplungselemente 16 aufweist,
so dass die Aufnahmegeometrie selbst ähnlich einem Schalter mit mehreren
Drehstellungen eine mechanische Rückmeldung an den Bediener 12 ausgibt.
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Die obigen Ausführungen bezüglich des definierten Anfahrens
von Aufnahmestellungen gelten selbstverständlich gleichermaßen für das Grundröntgensystem
und das Zusatzröntgensystem.
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Das Aufnehmen der Durchleuchtungsbilder des
Objekts 9 (Projektionen 23, 23') und Darstellen der
Projektionen 23, 23' über die
Ausgabeeinrichtungen 11 wird vom Steuerrechner 2 unter
Abarbeitung eines Computerprogramms 17 durchgeführt, mit
dem der Steuerrechner 2 programmiert ist.
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Dem Steuerrechner 2 ist
auch ein Speicher 18 zugeordnet. Im Speicher 18 ist
unter anderem ein Volumendatensatz 19 des Objekts 9 hinterlegt.
Der Volumendatensatz 19 kann dabei anhand von Daten aller
bildgebenden 3D-Modalitäten
ermittelt worden sein. Der Volumendatensatz 19 kann also
beispielsweise mittels Computertomographie, Magnetresonanztomographie,
3D-Angiographie, 3D-Röntgenverfahren,
3D-Ultraschall und anderer bildgebender 3D-Verfahren wie beispielsweise
Positronen-Emissions-Tomographie (PET) oder Single Photon Emission
Computer Tomography (SPECT) ermittelt worden sein.
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Gesteuert durch das Computerprogramm 17,
ermittelt der Steuerrechner 2 daher auch mindestens eine
Darstellung 20 bis 22 des Volumendatensatzes 19 und
stellt sie über
eine der Ausgabeeinrichtungen 11 des Ausgabesystems 10 dar.
Der Steuerrechner 2 gibt dabei jede der Darstellungen 20 bis 22 über je eine
eigene Ausgabeeinrichtung 11 des Ausgabesystems 10 als
Bild flüchtig
aus. Auch die Darstellungen 20 bis 22 werden somit
vom Steuerrechner 2 zwar gleichzeitig, aber örtlich getrennt
voneinander (und auch örtlich
getrennt von den 23, 23') ausgegeben.
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Gemäß 3 gibt der Steuerrechner 2 drei Darstellungen 20 bis 22 des
Volumendatensatzes 19 über
je eine der Ausgabeeinrichtung 11 aus. Die Darstellungen 20 bis 22 werden
nachfolgend zur Unterscheidung voneinander als Grunddarstellung 20,
Zusatzdarstellung 21 und Ergänzungsdarstellung 22 bezeichnet.
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Die Darstellungen 20 bis 22 werden
vom Steuerrechner 2 in Echtzeit ermittelt. Gemäß 3 sind insbesondere die
Grunddarstellung 20 und die Zusatzdarstellung 21 perspektivische
Projektionen 20, 21. Die Projektionsparameter
der Grunddarstellung 20 stimmen dabei mit den Projektionsparametern
der Grundabbildung 23 überein.
Ebenso stimmen die Projektionsparameter der Zusatzdarstellung 21 mit
den Projektionsparametern der Zusatzabbildung 23' überein.
Insbesondere ist somit auch die Zusatzdarstellung 21 von
der Grunddarstellung 20 verschieden.
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Die Ergänzungsdarstellung 22 ist
von der Grunddarstellung 20 und der Zusatzdarstellung 21 unabhängig. Sie
ist gemäß 3 insbesondere interaktiv änderbar.
Beispielsweise kann der Volumendatensatz 19 über die
Ergänzungsdarstellung 22 unter sich ändernden
Blickwinkeln dargestellt werden.
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Gemäß 3 ist die Grunddarstellung 20 an die
Grundabbildung 23 gekoppelt, die Zusatzdarstellung 21 an
die Zusatzabbildung 23'.
Insbesondere sind somit die Grunddarstellung 20 und die
Zusatzdarstellung 21 zwangsweise perspektivische Projektionen 20, 21.
Im vorliegenden Fall steht sogar eine gegenseitige Kopplung zwischen
Grundabbildung 23 und Zusatzabbildung 23', so dass indirekt
auch die Grunddarstellung 20 und die Zusatzdarstellung 21 miteinander
gekoppelt sind. Es ist somit möglich,
bei einer Änderung
von Grund- oder Zusatzabbildung 23, 23' die korrespondierende
Darstellung 20, 21 unmittelbar und automatisch
mitzuführen.
Somit sind indirekt auch die Grund- und die Zusatzdarstellung 20, 21 interaktiv änderbar.
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Darüber hinaus ist es prinzipiell
aber auch möglich,
die Grunddarstellung 20 von der Grundabbildung 23 zu
entkoppeln und ebenso auch die Zusatzdarstellung 21 von
der Zusatzabbildung 23' zu entkoppeln.
In diesem Fall ist selbstverständlich
auch eine direkte interaktive Änderung
der Grund- und der Zusatzdarstellung 20, 21 möglich. Darüber hinaus müssen in
diesem Fall die Grund- und die Zusatzdarstellung 20, 21 nicht
notwendigerweise perspektivische Projektionen sein. Vielmehr können sie
in diesem Fall auch parallele Projektionen oder Schnitte sein.
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Ein Beispiel einer derartigen Entkopplung zeigt 4. Gemäß 4 werden über das Ausgabesystem 10 drei
Darstellungen 20 bis 22 (des Volumendatensatzes 19)
und eine Projektion 23 (des Objekts) gleichzeitig, aber örtlich getrennt
voneinander ausgegeben. Die drei Darstellungen 20 bis 22 sind gemäß 4 z. B. drei zueinander
senkrechte Schnitte 20 bis 22. Die Pro jektion 23 kann
im Einzelfall parallel zu einem der Schnitte verlaufen. Dies ist im
Allgemeinen aber nicht der Fall.
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Die Schnitte 20 bis 22 und
die Projektion 23 werden gemäß 4 über
eine einzige, gemeinsame Ausgabeeinrichtung 11 des Ausgabesystems 10 ausgegeben.
Sie könnten
aber auch über
jeweils eine eigene Ausgabeeinrichtung 11 ausgegeben werden.
In jedem Fall aber werden sie immer gleichzeitig, aber örtlich getrennt
voneinander ausgegeben.
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Gemäß 4 ist es möglich, dass vom Steuerrechner 2 mindestens
eine in Bezug auf den Volumendatensatz 19 gegebene ortsbezogene
Information an einer korrespondierenden Stelle der Projektion 23 berücksichtigt
wird.
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Beispielsweise weisen die drei Schnitte 20 bis 22 einen
gemeinsamen Punkt 24 auf. Dieser Punkt 24 entspricht
einem 3D-Cursor 24.
Dieser 3D-Cursor 24 kann beispielsweise in die Projektion 23 als
Markierung 25 mit eingeblendet werden. Auch ist es beispielsweise
möglich,
einen geplanten 3D-Weg für
ein Werkzeug, der anhand des Volumendatensatzes 19 ermittelt
wurde, in die Projektion 23 einzublenden. Gemäß 3 geschieht dies beispielsweise
für beide 23, 23' über eigene Ausgabeeinrichtungen 11 des
Ausgabesystems 10. Dort werden also zusätzlich zu den 23, 23' noch
zwei weitere 27, 27' ausgegeben.
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Auch ist es möglich, einen anderweitig in
den Schnitten 20 bis 22 markierten oder selektierten
Bereich des Volumendatensatzes 19 in ähnlicher Weise automatisch
in der Projektion 23 zu markieren oder zu selektieren.
Es ist sogar möglich,
einen Cursor 26 der Projektion 23 mit dem gemeinsamen
Punkt 24 der Schnitte 20 bis 22 zu verkoppeln.
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Das Verfahren kann insbesondere auch dazu
verwendet werden, die Genauigkeit der Registrierung zu überprüfen. Beispielsweise
können
markante Stellen des Volumendatensatzes 19 in den Schnitten 20 bis 22 markiert
werden. Durch gleichzeitiges automatisches Markieren der korrespondierenden
Stellen 25 durch den Steuerrechner 2 kann dann auf
einfache Weise die Korrektheit der Registrierung, das heißt der Abbildung
des Volumendatensatzes 19 in die Projektion 23, überprüft werden.
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Auch umgekehrt ist es möglich, dass
vom Steuerrechner 2 mindestens eine im Bezug auf das Objekt 9 gegebene
ortsbezogene Information an korrespondierenden Stellen der Schnitte 20 bis 22 berücksichtigt
wird. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn nicht nur die Grund-,
sondern auch die Zusatzabbildung 23, 23' genutzt werden
kann. Denn dann ist anhand der zwei Projektionen 23, 23' ein Ort im
Volumendatensatz 19 eindeutig bestimmbar. Somit kann auch
eine Rückabbildung
eindeutig ausgeführt
werden. Es ist also wiederum z. B. eine Kopplung des Cursors 26 mit
dem gemeinsamen Punkt 24 möglich und auch ein Markieren
und Selektieren von Bereichen in der Projektion 23 (bzw.
den Projektionen 23, 23'), wobei dann der Steuerrechner 2 automatisch
die korrespondierenden Markierungen und Selektierungen in den Schnitten 20 bis 22 vornimmt.
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Das vorliegende Verfahren zum Einblenden von
aus der Projektion 23 (bzw. den Projektionen 23, 23') gewonnenen
Informationen in die Darstellungen 20 bis 22 kann
insbesondere dazu benutzt werden, ein chirurgisches Instrument,
z. B. einen Katheter, und hier insbesondere die Katheterspitze,
in der Projektion 23 (bzw. in den Projektionen 23, 23') zu markieren
und diese Spitze dann in die Schnitte 20 bis 22 einzublenden.
Denn in den Projektionen 23, 23' wird der Katheter meist sehr hoch
auflösend
dargestellt, während
die anatomische Information des umgebenden Gewebes oftmals nur unzureichend
abgebildet werden kann. Durch das Einblenden der Katheterspitze
in die Schnitte 20 bis 22 (bzw. allgemeiner die Darstellungen
des Volumendatensatzes 19) kann daher der Katheter aufgrund
der vorliegenden Erfindung erheblich präziser geführt werden. Das Auffinden der
Katheterspitze in der Projektion 23 (bzw. in den Projektionen 23, 23') dann dabei
ggf. automatisch erfolgen.
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Gemäß dem oben stehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
werden durch Röntgenstrahlung 23, 23' ermittelt, die Projektionen 23, 23' sind. Dies
stellt auch den häufigsten
Anwendungsfall dar. Die 23, 23' können aber
auch auf andere Art, insbesondere durch Ultraschall, SPELT und PET ermittelt
werden. In diesen Fällen
müssen
die 23, 23' nicht notwendigerweise
Projektionen 23, 23' sein.
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Die vorliegende Erfindung wurde ferner
in Verbindung mit einer medizinischen Anwendung beschrieben. Sie
ist aber nicht auf medizinische Anwendungen beschränkt, sondern
vielmehr allgemein anwendbar.