DE112020007261T5 - Moiré-markierung für röntgenbilder - Google Patents

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Sebastian Stopp
Nils Frielinghaus
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein computer-implementiertes Verfahren zur Bestimmung einer Rotationsposition eines Objekts in einem Koordinatensystem eines Röntgenbildgebungsgeräts. Es wird ein Röntgenbild von einem Objekt aufgenommen, an dem eine Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung angebracht ist. Anschließend wird das von der Moire-Markierung erzeugte Moire-Muster analysiert und die Rotationsposition der Markierung und damit des Objekts rechnerisch bestimmt. Die Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung enthält ein Muster, das bei Betrachtung aus leicht unterschiedlichen Perspektiven ein deutlich unterschiedliches Erscheinungsbild ergibt. Ein Ausführungsbeispiel der Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung besteht aus zwei Schichten mit Mustern aus einem Material, das Röntgenstrahlen möglichst gut abschirmt, wie z. B. Blei, umgeben und beabstandet von einem Material, das für Röntgenstrahlen sehr durchlässig ist, wie z. B. Luft oder leichter Kunststoff. Die Größe der Öffnungen im Muster muss vorzugsweise klein sein im Vergleich zum Abstand der beiden Schichten, so dass eine kleine Änderung in der Ausrichtung der Markierung zu einer ziemlich signifikanten Änderung in der Struktur der zweiten Schicht führt, die durch die Öffnung der ersten Schicht gesehen wird. Es können mehrere Strukturen mit unterschiedlichen Lochgrößen und Schichtabständen verwendet werden, um einen größeren Arbeitsbereich bei gleichbleibender Genauigkeit zu erhalten.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Röntgenbildgebung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein computer-implementiertes Verfahren zur Bestimmung einer Rotationsposition eines Objekts in einem Koordinatensystem einer Röntgenbildgebungsvorrichtung, eine Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung, ein Markierungs-Array mit einer Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung, ein System zur Bestimmung einer Rotationsposition eines Objekts in einem Koordinatensystem einer Röntgenbildgebungsvorrichtung, die Verwendung einer Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung und ein Computerprogramm.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Die Röntgenbildgebung ist zu einer der Standard-Bildgebungstechnologien geworden, die häufig in verschiedenen medizinischen Bereichen, einschließlich der intraoperativen Bildgebung, eingesetzt wird. Darüber hinaus hat der Einsatz von Roboterinstrumenten in den letzten Jahren erheblich zugenommen, da sie den chirurgischen Arbeitsablauf durch die Unterstützung der Positionierung, Bildgebung und Überprüfung von Röntgengeräten verbessern. Zum Stand der Technik von Röntgenbildgebungsgeräten, die z. B. von der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung, d. h. der Brainlab AG, entwickelt wurden, gehört das Röntgenbildgebungsgerät namens Loop-X, wie z. B. aus https://www.brainlab.com/surgery-products/overview-platform-products/roboticintraoperative-mobile-cbct/ hervorgeht. Solche Röntgenbildgebungsgeräte nach dem Stand der Technik können den Detektor und die Strahlenquelle unabhängig voneinander bewegen und somit das Isozentrum in der interessierenden Region positionieren, was ein besonders großes dynamisches Sichtfeld und eine nicht-isozentrische Bildgebung ermöglicht. Solche Geräte können autonom zu gespeicherten Park- und Scanpositionen fahren, die alle vom Arzt gesteuert werden können.
  • Roboterinstrumente müssen jedoch genau auf eine vorgegebene Bahn ausgerichtet werden, oder die Ausrichtung eines solchen Instruments mit Hilfe der Robotik muss überprüft werden. Darüber hinaus ist es wünschenswert, die Position eines nicht starr fixierten Körperteils wie z. B. eines Wirbels verfolgen zu können. Heutzutage werden in der Regel externe Tracking-Systeme für die Verfolgung der Bewegungen von Roboterinstrumenten in Bezug auf z. B. das Röntgenbildgebungsgerät verwendet. Wenn jedoch ein solches externes Tracking-System für die Verfolgung verwendet wird, müssen die erzeugten Röntgenbilder auf das externe Tracking-System registriert werden. Dieser Zweck wurde bisher durch die Registrierung des Koordinatensystems des Röntgenbildgebungsgeräts auf das externe Tracking-System oder durch die Verwendung von Markierungsstrukturen erreicht, die typischerweise aus kugelförmigen, röntgendichten Markierungen bestehen, die typischerweise aus überwiegend orthogonalen Projektionen abgebildet werden.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben es jedoch als nachteilig empfunden, dass die bisherigen Lösungen entweder ein externes Tracking-System, z.B. ein optisches Tracking-System, erforderlich machen oder dass mehrere Bilder aufgenommen werden müssen, was eine erhebliche Bewegung von Bildquelle und Detektor beinhaltet. Dies führt zu einer potentiellen Kollisionsgefahr, benötigt Zeit und erhöht die Röntgendosis für den Patienten, oder die Markierungsstruktur muss sehr groß sein, um eine gute Genauigkeit in allen Dimensionen zu erreichen, was wiederum das Operationsfeld behindern kann. Ausgehend von diesen Erkenntnissen über die Nachteile des Standes der Technik haben die Erfinder die vorliegende Erfindung gemacht.
  • Im Folgenden werden Aspekte der vorliegenden Erfindung, Beispiele und beispielhafte Schritte und deren Ausführungsformen offenbart. Verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung können erfindungsgemäß kombiniert werden, soweit dies technisch zweckmäßig und möglich ist.
  • BEISPIELHAFTE KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend werden einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung kurz beschrieben, was nicht so zu verstehen ist, dass die Erfindung nur auf die in diesem Abschnitt beschriebenen Merkmale oder eine Kombination der Merkmale beschränkt ist.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, dass die Verwendung einer Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung besondere Vorteile bietet. Bei der Verwendung einer Moire-Markierung, die bei der Abbildung mit einem Röntgenstrahl ein Moire-Muster der Röntgensignalintensität auf/in dem Röntgenbild erzeugt, kann das Moire-Muster zur Bestimmung der Rotationsposition des Objekts, an dem die Moire-Markierung während der Erzeugung des Bildes angebracht ist, verwendet werden. Dies kann eine sehr bequeme und kostengünstige Lösung für die Bestimmung der Rotationsposition des Objekts im Koordinatensystem des Röntgenbildgebungsgeräts sein, wodurch nicht nur ein externes Tracking-System, sondern auch eine erhebliche Bewegung der Bildquelle und des Detektors vermieden wird, die eine potenzielle Kollisionsgefahr mit sich bringt. Wie aus der vorliegenden Offenbarung ersichtlich wird, ermöglicht die vorliegende Erfindung auch eine hohe Winkelauflösung bei der Bestimmung der Rotationsposition. Die Verwendung einer Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung gemäß der vorliegenden Erfindung reduziert auch die Zeit, die für die Bestimmung der Rotationsposition des Objekts, an dem die Markierung angebracht ist, benötigt wird, und sie kann die Röntgendosis für den Patienten verringern, da nur eine oder zumindest nur wenige Röntgenbilder benötigt werden, wie im Folgenden noch näher beschrieben wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann eine kompakte Markierungsstruktur für die Röntgenbildgebung verwendet werden, die es ermöglicht, die Position der Markierung im Koordinatensystem des Röntgengeräts anhand von nur einem Röntgenbild sehr genau zu bestimmen.
  • Diese Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung und das computer-implementierte Verfahren zur Bestimmung der Rotationsposition des Objekts im Koordinatensystem des Röntgenbildgebungsgeräts können in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden. Die Markierung und das Verfahren können zum Beispiel verwendet werden, um ein Roboterinstrument genau auf eine vorgegebene Bahn auszurichten. Die Markierung und das Verfahren können auch verwendet werden, um die Ausrichtung eines medizinischen Instruments zu überprüfen. Die Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung der vorliegenden Erfindung kann auch als Referenzstruktur verwendet werden, um die Position eines nicht starr fixierten Körperteils wie z. B. eines Wirbels zu verfolgen. Eine weitere mögliche Anwendung ist die Registrierung des Röntgenbildes in Bezug auf ein externes Tracking-System, indem eine hybride Referenz geschaffen wird, die eine hier vorgestellte Moire-Markierung in Kombination mit einer konventionellen, d.h. Nicht-Moire, Röntgenmarkierung enthält. Diese Ausführungsformen und vorteilhaften Anwendungen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden näher erläutert.
  • Bei der Erzeugung eines Röntgenbildes mit einer erfindungsgemäßen Moire-Markierung wird ein Moire-Muster der Röntgenstrahlungssignalintensitäten in/auf dem Bild erzeugt. Ein solches Moire-Muster ist indikativ für einen Winkel zwischen der Moire-Markierung und der Röntgenstrahlungsausbreitungsrichtung des Röntgenbildgebungsgeräts. Eine automatische, d. h. computer-implementierte Analyse dieses Moire-Musters ermöglicht die Bestimmung der Rotationsposition der Markierung und damit des Objekts, an dem die Markierung während der Aufnahme im Koordinatensystem des Röntgenbildgebungsgeräts angebracht ist. Wie aus der folgenden Offenbarung ersichtlich wird, kann die Moire-Markierung mindestens zwei verschiedene Arten von Musterstrukturen aufweisen, um den Arbeitsbereich in Bezug auf die Winkelauflösung zu vergrößern. Wie im Einzelnen beschrieben wird, können die erfindungsgemäße Moire-Markierung und das entsprechende Verfahren sowohl für eine geeignete Auflösung kleiner Winkel als auch für eine geeignete Auflösung großer Winkel ausgelegt sein. Weitere Erklärungen werden im Folgenden z.B. im Zusammenhang mit der Ausführungsform von gegeben.
  • Das offenbarte computer-implementierte Verfahren zur Bestimmung der Rotationsposition des Objekts im Koordinatensystem des Röntgenbildgebungsgeräts umfasst die Bereitstellung eines solchen Röntgenbildes des Objekts, an dem eine Moire-Markierung der vorliegenden Erfindung angebracht ist. Da die Moire-Markierung eine winkelabhängige Signalintensitätsverteilung auf/in dem Röntgenbild erzeugt, die vorher bekannt ist, kann berechnet und damit bestimmt werden, in welchem Winkel die Markierung und damit das abzubildende Objekt zum Zeitpunkt der Aufnahme in Bezug auf die Röntgenstrahlquelle/den Röntgenstrahl und den Röntgenstrahldetektor positioniert waren.
  • Weitere Einzelheiten über das computer-implementierte Verfahren, die Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung, das System zur Bestimmung einer Rotationsposition eines Objekts in einem Koordinatensystem eines Röntgenbildgebungsgeräts, die Verwendung einer Moire-Markierung in der Röntgenbildgebung und das Computerprogrammelement werden nun im Detail beschrieben.
  • ALLGEMEINE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In diesem Abschnitt werden die allgemeinen Merkmale der vorliegenden Erfindung beispielhaft anhand von möglichen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
  • Fachausdrücke werden hier in ihrer üblichen Bedeutung verwendet. Wenn bestimmten Begriffen eine bestimmte Bedeutung zukommt, werden die Definitionen der Begriffe im Folgenden in dem Kontext angegeben, in dem die Begriffe verwendet werden.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein computer-implementiertes Verfahren zur Bestimmung einer Rotationsposition eines Objekts in einem Koordinatensystem eines Röntgenbildgebungsgeräts vorgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte der Bereitstellung eines Röntgenbildes des Objekts, an dem eine Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung angebracht ist. Das Röntgenbild wird von dem Röntgenbildgebungsgerät aufgenommen. Die Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung erzeugt ein Moire-Muster der Röntgenstrahlsignalintensitäten auf dem Röntgenbild. Das Moire-Muster ist indikativ für einen Winkel zwischen der Moire-Markierung und der Röntgenstrahlausbreitungsrichtung des Röntgenbildgebungsgeräts. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt der Bestimmung der Rotationsposition des Objekts im Koordinatensystem des Röntgenbildgebungsgeräts auf der Grundlage des Moire-Musters der Signalintensitäten.
  • Es ist zu beachten, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung des mindestens einen Röntgenbildes des Objekts als Erzeugung eines solchen Röntgenbildes angesehen werden kann. Dies umfasst jedoch auch die Datenerfassung, die z. B. von einem Computer durchgeführt wird, wenn die Daten der Röntgenbildgebung z. B. von einer externen Einheit wie einem medizinischen Aufzeichnungssystem oder dergleichen abgerufen werden. Der Begriff „Bereitstellen eines Röntgenbildes des Objekts“ ist daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung weit zu verstehen und ist nicht auf die Erzeugung eines solchen Röntgenbildes beschränkt, sondern umfasst die Erzeugung eines Röntgenbildes eines Objekts nur als eine Ausführungsform.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass der Fachmann unter der Röntgenstrahlausbreitungsrichtung die Raumrichtung versteht, in der sich die elektromagnetische Röntgenstrahlenergie von der Quelle zum Detektor ausbreitet.
  • Der Schritt „Bestimmung der Rotationsposition des Objekts“ kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, automatisch und/oder manuell mindestens einen Punkt im Moire-Muster auszuwählen und dann eine vordefinierte mathematische Beziehung zwischen dem Moire-Muster der Signalintensitäten und dem Winkel zwischen der Moire-Markierung und der Röntgenstrahlausbreitungsrichtung des Röntgenbildgebungsgeräts zur Winkelbestimmung zu verwenden. Eine solche Beziehung kann z. B. aus der in dargestellten Ausführungsform entnommen werden. Eine solche Bestimmung der Rotationsposition könnte jedoch auch durch den Vergleich des erzeugten Moire-Musters im Röntgenbild mit einem Zielmuster erfolgen, das z. B. zuvor erzeugt wurde und auf einer Speichereinheit eines Computers gespeichert ist. Abhängig von einem solchen Vergleich kann der Computer mittels einer Software / eines Bildverarbeitungsalgorithmus bestimmen, in welcher Rotationsposition sich die Markierung und damit das Objekt, an dem die Markierung angebracht ist, befand, als das Röntgenbild erzeugt wurde.
  • Das hier vorgestellte Verfahren ermöglicht eine bequeme und zuverlässige Bestimmung der Rotationsposition des Objekts im Koordinatensystem des Röntgenbildgebungsgeräts, vermeidet ein externes Tracking-System und vermeidet Bewegungen der Bildquelle und des Detektors, was zu einer verringerten Kollisionsgefahr durch diese Elemente des Röntgenbildgebungsgeräts führt. Dies erhöht die Betriebssicherheit bei der Bestimmung der Position eines Objekts in Bezug auf die drei räumlichen Rotationsachsen innerhalb des Koordinatensystems des Röntgenbildgebungsgeräts.
  • Je nachdem, welche Art von strukturierter Moire-Markierung verwendet wird, kann das Verfahren insbesondere mit Fokus auf eine sehr hohe Winkelauflösung bei kleinen Winkeln und insbesondere mit Fokus auf eine sehr hohe Winkelauflösung bei großen Winkeln angewendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung kann eine kompakte Markierungsstruktur für die Röntgenbildgebung verwenden und erlaubt es, die Position der Markierung im Koordinatensystem des Röntgengerätes aus nur einem Röntgenbild sehr genau zu bestimmen. Diese kompakte Markierungsstruktur soll als Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung gemäß der vorliegenden Erfindung verstanden werden. Eine solche Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung umfasst ein Muster, das bei der Betrachtung aus leicht unterschiedlichen Perspektiven zu einem deutlich unterschiedlichen Erscheinungsbild führt. In einer Ausführungsform besteht die Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung aus zwei Schichten mit Mustern aus einem Material, das Röntgenstrahlen möglichst gut abschirmt, wie z. B. Blei, umgeben und beabstandet von einem für Röntgenstrahlen hochtransparenten Material wie Luft oder Kunststoff. Andere Materialkombinationen werden im Folgenden näher beschrieben. Die Größe der Öffnungen im Muster ist vorzugsweise klein im Vergleich zum Abstand der beiden Ebenen des Musters, so dass eine kleine Änderung in der Ausrichtung der Moire-Markierung zu einer ziemlich signifikanten Änderung in der Struktur der zweiten Schicht führt, die durch die Öffnung der ersten Schicht gesehen wird. Ein Beispiel ist die Verwendung von 0,5 mm großen Öffnungen mit einem Schichtabstand von 25 mm.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt der Bestimmung der Rotationsposition des Objekts die Bestimmung mindestens eines Punktes im Moire-Muster von Röntgenstrahlsignalintensitäten. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt der Verwendung des bestimmten mindestens einen Punktes als Eingabe einer vordefinierten Beziehung, die eine Abhängigkeit des Moire-Musters vom Winkel zwischen der Moire-Markierung und der Röntgenstrahlausbreitungsrichtung des Röntgenbildgebungsgerätes beschreibt.
  • Die Bestimmung des mindestens einen Punktes im Moire-Muster kann automatisch durch eine Computersoftware erfolgen. Der bestimmte mindestens eine Punkt kann zum Beispiel ein Röntgenstrahlsignalintensitätsminimum oder ein Röntgenstrahlsignalintensitätsmaximum des Moire-Musters darstellen. Mit anderen Worten, mindestens ein Punkt wird automatisch in dem erzeugten Moire-Muster der Signalintensitäten identifiziert, und dieser bestimmte Punkt wird als Eingabe für die mathematische Beziehung verwendet, die die Berechnung der drei Rotationsparameter ermöglicht, die die Rotationsposition der Markierung und damit des Objekts im Koordinatensystem des Röntgenbildgebungsgeräts eindeutig bestimmen. Wie dem fachkundigen Leser klar ist, können auch zwei, drei, vier oder noch mehr Punkte bestimmt und als Eingabe für die mathematische Beziehung verwendet werden. So könnten beispielsweise zwei Minima und zwei Maxima bestimmt und für die Drehwinkelbestimmung/-berechnung verwendet werden. Je mehr Punkte verwendet werden, desto höher ist die Genauigkeit der Bestimmung.
  • Entsprechend dieser computer-implementierten mathematischen Methode sieht die vorliegende Erfindung ein Messsystem vor, das zur Bestimmung einer Rotationsposition eines Objekts durch Analyse eines Röntgenbildes mit einem solchen Moire-Muster von Röntgenstrahlsignalintensitäten, die durch die Moire-Markierung bei der Aufnahme mit dem Röntgenbildgebungsgerät verursacht werden, eingerichtet ist.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Beziehung eine gespeicherte Röntgenstrahlintensitätsverteilung, die von dem Röntgenstrahlsensor des Röntgenbildgebungsgeräts in Abhängigkeit von dem Winkel zwischen der Moire-Markierung und der Ausbreitungsrichtung des Röntgenbildgebungsgeräts erfasst wird.
  • Die gespeicherte Röntgenstrahlintensitätsverteilung kann z. B. in einer Speichereinheit innerhalb des Systems, das das erfindungsgemäße Verfahren durchführt, gespeichert werden, kann aber auch z. B. in einer externen Einheit wie einem externen Datenspeicher oder z. B. in einer Cloud gespeichert werden, mit der sich das erfindungsgemäße System zur Durchführung des entsprechenden Verfahrens verbindet. Eine solche mathematische Beziehung/Abhängigkeit kann aus entnommen werden.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt der Erzeugung eines Steuersignals auf der Grundlage des Ergebnisses der Bestimmung der Rotationsposition des Objekts. Dieses Steuersignal kann zur Positionierung des abgebildeten Objekts relativ zum Röntgenbildgebungsgerät verwendet werden.
  • Wie aus dem im Zusammenhang mit beschriebenen Ausführungsbeispiel ersichtlich wird, kann ein solches Verfahren so lange wiederholt werden, bis eine vordefinierte Positionsbedingung, die eine gewünschte Position des Objekts im Koordinatensystem des Röntgenbildgebungsgeräts beschreibt, erreicht ist. Mit anderen Worten, dieses Verfahren kann so lange wiederholt werden, bis eine Zielposition des Objekts erreicht ist und keine weitere Bewegung oder Neupositionierung des abgebildeten Objekts erforderlich ist.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Objekt um einen medizinischen Roboter, ein medizinisches Instrument, ein medizinisches Gerät, eine Patientenauflagevorrichtung, wie beispielsweise eine Patientenliege, und/oder einen Patienten. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt der Verwendung des erzeugten Steuersignals, um eine Bewegung des Objekts zu bewirken.
  • Die Verwendung der kompakten Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, die Rotationsposition der Markierung im Koordinatensystem des Röntgengeräts mit hoher Genauigkeit abzuschätzen oder zu bestimmen. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass es möglich ist, die Rotationsposition bereits mit nur einem Röntgenbild zu bestimmen, wenn die vorliegende Erfindung verwendet wird.
  • Wie dem fachkundigen Leser klar ist, kann diese Ausführungsform des Verfahrens dazu verwendet werden, ein Roboterinstrument, ein medizinisches Instrument, ein medizinisches Gerät, eine Patientenlagerungsvorrichtung wie beispielsweise eine Patientenliege oder den Patienten selbst präzise auf eine vorbestimmte Trajektorie relativ zum Röntgenbildgebungsgerät auszurichten. Das Verfahren kann auch verwendet werden, um die Ausrichtung eines solchen Objekts zu überprüfen.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Röntgenbild ein Röntgenprojektionsbild. Darüber hinaus wird bei der Bestimmung der Rotationsposition des Objekts die räumliche Divergenz des von dem Röntgenbildgebungsgerät ausgesandten Röntgenstrahls bei der Erstellung solcher Röntgenprojektionsbilder rechnerisch berücksichtigt.
  • Wie dem fachkundigen Leser klar ist und im Zusammenhang mit der nicht einschränkenden beispielhaften Ausführungsform von beschrieben wird, breiten sich die Röntgenstrahlen von der Röntgenstrahlquelle zum Röntgenstrahldetektor divergent aus. Da diese Divergenz des Strahls im Raum vorher bekannt ist, kann diese Divergenz bei der Bestimmung der räumlichen Position des Objekts mit Hilfe des Verfahrens der vorliegenden Erfindung kompensiert werden. Wie in zu sehen ist, weisen die Strukturelemente der Moire-Markierung 101, die weiter von der Achse entfernt sind, die die Röntgenstrahlquelle 107 und den Röntgenstrahldetektor 109 virtuell verbindet, einen anderen Winkel in Bezug auf die Röntgenstrahlausbreitungsrichtung auf als die Elemente der Moire-Markierung, die entlang der virtuellen Achse positioniert sind, die Quelle und Detektor verbindet. Weitere Einzelheiten werden im Zusammenhang mit anderen Ausführungsbeispielen im Folgenden beschrieben.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in dem bereitgestellten Röntgenbild nicht nur die Moire-Markierung, sondern auch eine weitere Markierung am Objekt angebracht. Beide Markierungen werden als Markierungs-Array verwendet. Und das Verfahren umfasst die automatische Identifizierung der weiteren Markierung in dem bereitgestellten Röntgenbild.
  • Mit anderen Worten, es wird eine zweite, Nicht-Moire-Markierung zur groben Bestimmung der Position des Moire-Musters im Röntgenbild eingeführt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die weitere, Nicht-Moire-Markierung aus einem röntgenstrahlundurchlässigen Material und hat vorzugsweise eine Kugel-, Quader-, Pyramiden- oder Scheibenform oder eine beliebige Kombination davon. Eine solche herkömmlich geformte, weitere Markierung, d.h. eine Nicht-Moire-Markierung, ermöglicht es, z.B. mittels einer automatischen Bildsoftwareanalyse, zu erkennen und zu lokalisieren, wo sich das Moire-Muster im Röntgenbild befindet. Insbesondere kann es in bestimmten Fällen vorkommen, dass das Moire-Muster mit einer Software-Analyse oder manuell durch einen Benutzer nicht leicht zu finden ist, und in solchen Situationen erleichtert die weitere Nicht-Moire-Markierung eine schnelle grobe Identifizierung der Position des Moire-Musters innerhalb des bereitgestellten Röntgenbildes.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren ferner den Schritt der Verwendung der automatisch identifizierten weiteren Markierung in dem bereitgestellten Röntgenbild zur Berechnung einer translatorischen Position (X, Y, Z) der Moire-Markierung innerhalb des Koordinatensystems des Röntgenbildgebungsgeräts.
  • Mit anderen Worten: Die Identifizierung der weiteren Markierung kann zur Bestimmung der translatorischen Position (X, Y, Z) der Markierung im Koordinatensystem des Röntgenbildgebungsgeräts verwendet werden.
  • Wie dem fachkundigen Leser klar ist, stehen die Moire-Markierung und die zweite Markierung in einer vordefinierten räumlichen Beziehung. Durch die Identifizierung der weiteren Markierung im Röntgenbild kann man grob die Position des Markierungs-Arrays bestimmen und damit den Bereich des Röntgenbildes ableiten, in dem das Moire-Muster zu erwarten ist, da bekannt ist, dass die Moire-Markierung auf die gleiche Weise projiziert wurde. Die sechsdimensionale Gesamtposition des Markierungs-Arrays (mit den drei Rotationsfreiheitsgraden und den drei Translationsfreiheitsgraden X, Y und Z) bestimmt man am besten z. B. mit einem numerischen Optimierungsverfahren, bei dem alle Dimensionen gleichzeitig optimiert werden. Dies gilt, weil eine leichte Neigung zu einer geringfügigen Verkleinerung der zweiten Markierungsstruktur führt, was leicht mit einer Verschiebung in der Z-Dimension verwechselt werden kann, während eine kleine Verschiebung in X/Y eine Änderung des Winkels bewirkt, was bei Betrachtung des Moire-Musters leicht mit einer leichten Drehung der Markierung verwechselt werden kann.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt des Bestimmens der Rotationsposition einen Vergleich zwischen mindestens dem Moire-Muster der von der Moire-Markierung im Röntgenbild erzeugten Röntgenstrahlsignalintensitäten mit einem Zielmuster von Röntgenstrahlintensitäten, die von der Moire-Markierung erzeugt werden sollen.
  • Mit anderen Worten: In dieser Ausführungsform wird das erzeugte Moire-Muster mit einem Zielmuster verglichen, ohne einen Winkelwert zu berechnen. Das tatsächliche Muster kann mit dem zuvor definierten Zielmuster verglichen werden, und wenn das optische Erscheinungsbild der Muster nicht übereinstimmt oder einen bestimmten, zuvor definierten Schwellenwert nicht erreicht, kann das System, das dieses Verfahren durchführt, ein Steuersignal erzeugen, um eine Bewegung des abgebildeten Objekts zu steuern oder zu kontrollieren. Dies kann so lange wiederholt werden, bis das optische Erscheinungsbild der beiden Muster, d. h. des Moire-Musters im aktuellen Röntgenbild und des Zielmusters, bis zu einem bestimmten, vorher festgelegten akzeptablen Grad übereinstimmt.
  • Diese Ausführungsform steht im Gegensatz zu einigen zuvor beschriebenen Ausführungsformen, bei denen ein bestimmter Winkelwert auf rechnerische Weise bestimmt wird. Eine beispielhafte Ausführungsform wurde anhand des in gezeigten nicht einschränkenden Beispiels erörtert.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die zuvor beschriebene Ausführungsform so lange wiederholt, bis eine vordefinierte Übereinstimmung zwischen dem erzeugten Moire-Muster im bereitgestellten Röntgenbild und dem Zielmuster erreicht ist.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass dieser Vergleich auf der Grundlage eines rein optischen Vergleichs erfolgen kann. Mit anderen Worten, das erzeugte Moire-Muster und das Zielmuster können im Hinblick auf ihr visuelles Erscheinungsbild verglichen werden. Die vorgestellte Ausführungsform soll jedoch auch einen detaillierten analytischen Vergleich zwischen diesen beiden Mustern umfassen.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren ferner den Schritt der automatischen Erkennung des Moire-Musters von Röntgenstrahlsignalintensitäten im Röntgenbild mit einem Bildverarbeitungsalgorithmus.
  • Mit anderen Worten beschreibt diese Ausführungsform, dass Bildverarbeitungsalgorithmen verwendet werden können, um das Moire-Muster innerhalb des bereitgestellten Röntgenbildes automatisch zu lokalisieren.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung vorgestellt. Die Moire-Markierung umfasst eine Musterstruktur aus mindestens einem ersten und einem zweiten Material, wobei das erste Material eine höhere Röntgenstrahlundurchlässigkeit aufweist als das zweite Material. Die Musterstruktur aus dem ersten und dem zweiten Material ist so konfiguriert, dass sie ein Moire-Muster von Röntgenstrahlsignalintensitäten in einem Röntgenbild erzeugt, wenn es von einem Röntgenbildgebungsgerät aufgenommen wird.
  • Wie dem fachkundigen Leser klar ist, versteht man unter einer solchen Moire-Markierung ein Objekt, das bei der Abbildung mit einem Röntgenstrahl ein Moire-Muster der Röntgenstrahlsignalintensität auf/in dem Röntgenbild erzeugt. Anhand dieses Moire-Musters lässt sich die Rotationsposition des Objekts bestimmen, an dem die Moire-Markierung während der Bilderzeugung angebracht ist.
  • Wie bereits erwähnt, umfasst die Moire-Markierung eine „Musterstruktur“. Mit anderen Worten: Die Moire-Markierung ist mit einem beliebigen Muster strukturiert, wobei mindestens zwei Materialien verwendet werden, die sich in Bezug auf die Röntgenstrahlundurchlässigkeit unterscheiden, was zu einem deutlich unterschiedlichen Erscheinungsbild führt, wenn sie mit Röntgenstrahlen aus leicht unterschiedlichen Perspektiven abgebildet werden.
  • Die Moire-Markierung kann eine, zwei oder mehrere Schichten einer solchen Musterstruktur aufweisen. Dabei ist der Begriff „Schicht“ als ein Volumen, d. h. eine räumliche Zone, der Markierung zu verstehen, in der sich die Elemente befinden, die die Musterstruktur bilden.
  • Mit anderen Worten: Es wird eine Röntgenstrahlmarkierung vorgestellt, die ein Muster umfasst, das bei Betrachtung aus leicht unterschiedlichen Perspektiven ein deutlich unterschiedliches Erscheinungsbild ergibt. Eine prominente Umsetzung wäre, dass die Markierung aus zwei Schichten mit Mustern besteht, die aus einem Material hergestellt sind, das Röntgenstrahlen so gut wie möglich abschirmt, wie z. B. Blei (die Halbwertsdicke von Blei bei Röntgenstrahlen von 100 kV beträgt 0,27 mm), umgeben und beabstandet von einem Material, das für Röntgenstrahlen hoch durchlässig ist, wie Luft oder wie Kunststoff. Andere Materialkombinationen werden im Folgenden näher beschrieben. Die Größe der Öffnungen im Muster ist vorzugsweise klein im Vergleich zum Abstand der beiden Ebenen des Musters, so dass eine kleine Änderung in der Ausrichtung der Moire-Markierung zu einer ziemlich signifikanten Änderung in der Struktur der zweiten Schicht führt, die durch die Öffnung der ersten Schicht gesehen wird. Ein Beispiel ist die Verwendung von 0,5 mm großen Öffnungen bei einem Schichtabstand von 25 mm.
  • Es sollte auch beachtet werden, dass zwischen verschiedenen Schichten der Moire-Markierung, siehe z. B. die in gezeigte Ausführungsform 101, ein Material im Bereich des Durchmessers d1 verwendet werden kann, das sich von dem Material mit „hoher Röntgenstrahlundurchlässigkeit“ und dem „Material mit geringer Röntgenstrahlundurchlässigkeit“ unterscheidet, wie im Folgenden noch näher erläutert wird.
  • Es können jedoch auch mehrere Strukturen mit unterschiedlichen Lochgrößen und Schichtabständen verwendet werden, um einen größeren Arbeitsbereich bei gleichbleibender Genauigkeit zu erhalten. Dies wird im Zusammenhang mit bestimmten Ausführungsformen im Folgenden noch näher erläutert.
  • Zusätzlich zu diesen Mustern, die zur Bestimmung der Rotation verwendet werden, kann die Markierung häufigere Merkmale wie Kugeln enthalten, die eine genaue Bestimmung der anderen räumlichen Dimensionen (X, Y, Z) ermöglichen.
  • Es ist anzumerken, dass auch eine einlagige Struktur dieser Art funktioniert, aber zweilagige Moire-Markierungen für die Röntgenbildgebung sind sensitiver für mehr Winkelabweichungen. Eine einschichtige Ausführungsform ist in rechts dargestellt, während eine zweischichtige Ausführungsform der Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung gemäß der vorliegenden Erfindung in der Ausführungsform auf der linken Seite von dargestellt ist. Abgesehen von der Tatsache, dass es sich bei der einen Markierung um eine einschichtige und bei der anderen um eine zweischichtige Ausführung der erfindungsgemäßen Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung handelt, sind die beiden Markierungen in identisch. Darüber hinaus ist anzumerken, dass die doppelschichtige Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung in auf der linken Seite schematisch mit der doppelschichtigen Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung in identisch ist.
  • Um die Moire-Markierung zu erkennen, kann das Röntgenbild aufgenommen und auf die Position der weiteren, Nicht-Moire-artigen Markierung untersucht werden, bei der es sich in einem nicht einschränkenden Beispiel um eine kugelförmige Markierung handeln kann. Aus dieser Position lässt sich die Lage der Darstellung des Strukturmusters ableiten und die Ausrichtung der Markierung aus der Verteilung der Röntgenstrahlsignalintensitäten im Moire-Muster im Röntgenbild bestimmen.
  • Es ist zu beachten, dass der Begriff „Material mit hoher Röntgenstrahlundurchlässigkeit“ als röntgenstrahlundurchlässiges Material und „Material mit geringer Röntgenstrahlundurchlässigkeit“ als nicht röntgenstrahlundurchlässiges Material zu verstehen ist. Beispielhafte Materialien und Kombinationen davon werden im Folgenden beschrieben.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Markierungsstruktur des ersten und des zweiten Materials so ausgebildet, dass aus dem Röntgenbild der Moire-Markierung eine Rotationsposition der Moire-Markierung bestimmt werden kann.
  • Mit anderen Worten, diese Ausführungsform beschreibt die Eigenschaften des erzeugten Moire-Musters der Signalintensität, nämlich, dass es die Bestimmung des Rotationswinkels der Markierung und damit des Objekts, an dem die Markierung angebracht ist, ermöglicht. Wie bereits ausführlich beschrieben, ist das erzeugte Moire-Muster abhängig vom Winkel zwischen der Moire-Markierung und dem Röntgenbildgebungsgerät, insbesondere zwischen der Moire-Markierung und der Ausbreitungsrichtung der vom Röntgenbildgebungsgerät ausgesandten Strahlen.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Moire-Markierung eine Musterstruktur auf, die eine erste Schicht mit einem ersten Muster aus dem ersten Material und dem zweiten Material umfasst und eine zweite Schicht mit einem zweiten Muster aus dem ersten Material und dem zweiten Material umfasst.
  • Ein nicht einschränkendes Beispiel für diese Ausführungsform ist auf der linken Seite von dargestellt und ist auch in der Ausführungsform von gezeigt. Die Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung hat eine erste Schicht mit einem Muster aus röntgenstrahlundurchlässigem Material mit Zwischenräumen und eine zweite Schicht mit einem Muster aus röntgenstrahlundurchlässigem Material, ebenfalls mit Zwischenräumen. Die Größe der Öffnungen in dem Muster soll klein sein im Vergleich zum Abstand zwischen den beiden Schichten, so dass eine kleine Änderung in der Ausrichtung der Moire-Markierung zu einer ziemlich signifikanten Änderung in der Struktur der zweiten Schicht führt, die durch die Öffnung der ersten Schicht gesehen wird.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die erste Schicht und die zweite Schicht um einen ersten Abstand d1 voneinander getrennt. In dem ersten Muster, und vorzugsweise auch in dem zweiten Muster, weist das zweite Material eine erste Breite w1 zwischen zwei benachbarten Musterelementen des ersten Materials auf. Außerdem ist der erste Abstand d1 größer als die erste Breite w1.
  • Diese Ausführungsform der Moire-Markierung stellt sicher, dass eine gute Auflösung für kleine Winkeländerungen gegeben ist. Wie anhand des nicht einschränkenden Beispiels der in gezeigten Ausführungsform erläutert wird, kann der Abstand d1 zwischen der ersten und der zweiten Schicht im Vergleich zur Breite des Spalts zwischen den Elementen der ersten Schicht, die die Röntgenstrahlen der Röntgenstrahlquelle blockieren, sehr viel größer sein. Diese Beziehung zwischen d1 und w1 lässt sich leicht aus dem Beispiel in ableiten.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Musterstruktur ferner eine dritte Schicht mit einem dritten Muster aus dem ersten und zweiten Material und eine vierte Schicht mit einem vierten Muster aus dem ersten und zweiten Material, wobei die dritte Schicht und die vierte Schicht um einen zweiten Abstand d2 voneinander getrennt sind. Im dritten Muster und vorzugsweise auch im vierten Muster weist das zweite Material eine zweite Breite w2 zwischen zwei benachbarten Musterelementen des ersten Materials auf. Außerdem ist der zweite Abstand d2 größer als die Breite w2 und das Verhältnis w1/d1 unterscheidet sich von einem Verhältnis w2/d2.
  • Bei dieser Ausführungsform ist sichergestellt, dass die Moire-Markierung mindestens zwei verschiedene Arten von Musterstrukturen aufweist, so dass man den Arbeitsbereich in Bezug auf die Winkelauflösung vergrößert. Dies wird im Allgemeinen mit vier Schichten beschrieben, und es ist für den fachkundigen Leser ersichtlich, dass die erste und zweite Schicht ein erstes Moire-Muster und die dritte und vierte Schicht ein zweites Moire-Muster im Röntgenbild erzeugen werden. Die Muster haben unterschiedliche Parameter, d1, w1 gegenüber d2, w2, und sind daher speziell für unterschiedliche Winkelwerte geeignet, d.h. gut für eine gute Auflösung bei kleinen Winkeln und gut für eine gute Auflösung bei großen Winkeln. Daher wird durch die Bereitstellung einer Moire-Markierung, die zwei solche unterschiedlichen Moire-Muster erzeugt, der Arbeitsbereich vergrößert.
  • Beachten Sie, dass die dritte und vierte Schicht auch in einer zweiten Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung umfasst sein können, die in Kombination mit der ersten Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung mit der ersten und zweiten Schicht verwendet werden kann. Mit anderen Worten, ein Markierungs-Array, das zwei verschiedene Moire-Markierungen für die Röntgenbildgebung umfasst, kann vorteilhaft bereitgestellt werden. In einem solchen Fall sollten die erste und die zweite Markierung gemäß einer vordefinierten Relation positioniert werden, wie z. B. nebeneinander, wie in gezeigt, und/oder winklig zueinander, wie in gezeigt, und/oder die erste Markierung ist innerhalb der zweiten Markierung vorgesehen, wie in gezeigt, oder andersherum. So kann man auch eine Kombination aus zwei Moire-Markierungen verwenden, wobei die erste Moire-Markierung die erste Musterstruktur mit der ersten und zweiten Schicht und die zweite Moire-Markierung eine zweite Struktur mit einer dritten und vierten Schicht aufweist.
  • Es ist natürlich nicht ausgeschlossen, dass die erste und zweite Schicht ein erstes und zweites Material verwenden und dass die dritte und vierte Schicht ein drittes und viertes Material verwenden, die sich von dem ersten und zweiten Material unterscheiden. Dies wird hiermit auch als eine besondere Ausführungsform der Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung gemäß einer besonderen Ausführungsform offenbart.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in einer Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung alle Schichten relativ zueinander räumlich fixiert und liegen parallel zueinander. In einer bevorzugten Ausführungsform befinden sich die Massenschwerpunkte der Schichten auf einer virtuellen Achse, die senkrecht zu den Schichten der Markierung verläuft.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist oder umfasst das erste Material Blei, Zinn, Wismut, Wolfram, Jod, Gold, Tantal, Yttrium, Niob, Molybdän, Ruthenium, Rhodium, Barium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Hafnium, Rhenium, Osmium, Iridium, Wismut oder eine beliebige Kombination davon, und wobei das zweite Material Luft, Kunststoff, Kohlenstoff, ein Verbundwerkstoff aus einem thermoplastischen Harz mit Kohlenstofffaserverstärkung, ein thermoplastisches Polymer, wie z. B. PEEK, oder eine beliebige Kombination davon ist. z. B. PEEK, oder eine beliebige Kombination davon.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Markierungs-Array für die Röntgenbildgebung vorgestellt. Das Markierungs-Array umfasst eine Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung gemäß einem der hierin beschriebenen Aspekte oder Ausführungsformen. Darüber hinaus umfasst das Markierungs-Array eine Röntgenstrahl-Markierung aus einem röntgenstrahlundurchlässigen Material, vorzugsweise in Form einer Kugel, eines Quaders, einer Pyramide, einer Scheibe oder einer beliebigen Kombination davon.
  • Wie bereits beschrieben, wird diese weitere Röntgenstrahl-Markierung, die keine Moire-Markierung ist, sondern der Röntgenbildgebung dient, zur Identifizierung der Position dieser Röntgenstrahl-Markierung im Röntgenbild verwendet. Aus dieser identifizierten Position lässt sich die Lage der Darstellung des Strukturmusters der Moire-Markierung ableiten und aus der Verteilung der Röntgenstrahlsignalintensitäten im Röntgenbild die Orientierung der Markierung bestimmen. Diese zusätzliche Röntgenstrahl-Markierung kann somit als herkömmliche Röntgenstrahl-Markierung oder Referenzmarkierung angesehen werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Bestimmung einer Rotationsposition eines Objekts in einem Koordinatensystem eines Röntgenbildgebungsgeräts vorgestellt. Das System umfasst eine Recheneinheit, die zur Durchführung des hier vorgestellten Verfahrens ausgebildet ist.
  • In einer besonderen Ausführungsform ist das System Teil des Röntgenbildgebungsgeräts oder Teil eines Tracking-Systems oder Teil eines Kalibrierungssystems, das im Zusammenhang mit der Röntgenbildgebung verwendet wird.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das System für die Steuerung der Position des Objekts im Koordinatensystem des Röntgenbildgebungsgeräts konfiguriert. Das System umfasst das Röntgenbildgebungsgerät und die Berechnungseinheit ist eingerichtet, um basierend auf dem Ergebnis der Bestimmung der Rotationsposition des Objekts ein Steuersignal zur Positionierung des abgebildeten Objekts relativ zum Röntgenbildgebungsgerät zu erzeugen.
  • Vorzugsweise ist die Berechnungseinheit auch so eingerichtet, dass sie das erzeugte Steuersignal verwendet, um eine Bewegung des Objekts zu bewirken, wie hierin bereits ausführlicher beschrieben wurde.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das System eine Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung, wie hierin beschrieben.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung einer hierin beschriebenen Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung zur Bestimmung einer Rotationsposition eines Objekts in einem Koordinatensystem eines Röntgenbildgebungsgeräts vorgestellt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Programm vorgestellt, das, wenn es auf einem Computer läuft oder auf einen Computer geladen wird, den Computer veranlasst, die Verfahrensschritte des hierin beschriebenen Verfahrens durchzuführen. Dies umfasst auch ein Programmspeichermedium, auf dem das Programm gespeichert ist, und/oder einen Computer, der mindestens einen Prozessor und einen Speicher und/oder das Programmspeichermedium umfasst, wobei das Programm auf dem Computer abläuft oder in den Speicher des Computers geladen wird, und/oder eine Signalwelle oder eine digitale Signalwelle, die Informationen trägt, die das Programm repräsentieren, und/oder einen Datenstrom, der für das Programm repräsentativ ist.
  • Das Computerprogramm kann Teil eines bestehenden Computerprogramms sein, es kann aber auch ein ganzes Programm für sich sein. Das Computerprogramm kann zum Beispiel dazu verwendet werden, ein bereits bestehendes Computerprogramm zu aktualisieren, um die vorliegende Erfindung zu erreichen. Das computerlesbare Medium, auf dem ein solches Programm gespeichert ist, kann als ein Speichermedium angesehen werden, wie zum Beispiel ein USB-Stick, eine CD, eine DVD, ein Datenspeichergerät, eine Festplatte oder jedes andere Medium, auf dem ein Programmelement wie oben beschrieben gespeichert werden kann.
  • Im Folgenden werden die in der vorliegenden Offenbarung verwendeten Definitionen vorgestellt.
  • Computer-implementiertes Verfahren
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Beispiel ein computer-implementiertes Verfahren. Beispielsweise können alle Schritte oder nur einige der Schritte (d.h. weniger als die Gesamtzahl der Schritte) des erfindungsgemäßen Verfahrens von einem Computer (z.B. mindestens einem Computer) ausgeführt werden. Eine Ausführungsform des computer-implementierten Verfahrens ist eine Verwendung des Computers zur Durchführung eines Datenverarbeitungsverfahrens. Eine Ausführungsform des computer-implementierten Verfahrens ist ein Verfahren, das den Betrieb des Computers betrifft, so dass der Computer betrieben wird, um einen, mehrere oder alle Schritte des Verfahrens durchzuführen.
  • Der Computer umfasst zum Beispiel mindestens einen Prozessor und zum Beispiel mindestens einen Speicher, um die Daten (technisch) zu verarbeiten, zum Beispiel elektronisch und/oder optisch. Der Prozessor besteht beispielsweise aus einem Stoff oder einer Zusammensetzung, der/die ein Halbleiter ist, zum Beispiel zumindest teilweise n- und/oder p-dotierter Halbleiter, zum Beispiel mindestens ein II-, III-, IV-, V-, VI-Halbleitermaterial, zum Beispiel (dotiertes) Silizium und/oder Galliumarsenid. Die beschriebenen Rechen- bzw. Bestimmungsschritte werden z.B. von einem Computer durchgeführt. Bestimmungsschritte oder Berechnungsschritte sind beispielsweise Schritte zur Bestimmung von Daten im Rahmen des technischen Verfahrens, beispielsweise im Rahmen eines Programms. Ein Computer ist z.B. jede Art von Datenverarbeitungsgerät, z.B. elektronisches Datenverarbeitungsgerät. Ein Computer kann ein Gerät sein, das allgemein als solches angesehen wird, z. B. Desktop-PCs, Notebooks, Netbooks usw., kann aber auch ein beliebiges programmierbares Gerät sein, wie z. B. ein Mobiltelefon oder ein eingebetteter Prozessor. Ein Computer kann z. B. ein System (Netzwerk) von „Sub-Computern“ umfassen, wobei jeder Sub-Computer einen eigenständigen Computer darstellt. Der Begriff „Computer“ umfasst auch einen Cloud-Computer, z. B. einen Cloud-Server. Der Begriff „Cloud-Computer“ umfasst ein Cloud-Computersystem, das z. B. ein System aus mindestens einem Cloud-Computer und z. B. einer Vielzahl operativ miteinander verbundener Cloud-Computer wie einer Serverfarm umfasst. Ein solcher Cloud-Computer ist vorzugsweise an ein Weitverkehrsnetz wie das World Wide Web (WWW) angeschlossen und befindet sich in einer sogenannten Wolke von Computern, die alle mit dem World Wide Web verbunden sind. Eine solche Infrastruktur wird für das „Cloud Computing“ verwendet, das Berechnungs-, Software-, Datenzugangs- und Speicherdienste beschreibt, bei denen der Endnutzer den physischen Standort und/oder die Konfiguration des Computers, der einen bestimmten Dienst bereitstellt, nicht kennen muss. Der Begriff „Cloud“ wird in diesem Zusammenhang beispielsweise als Metapher für das Internet (World Wide Web) verwendet. Die Wolke bietet zum Beispiel Recheninfrastruktur als Dienstleistung (IaaS) an. Der Cloud-Computer kann als virtueller Host für ein Betriebssystem und/oder eine Datenverarbeitungsanwendung fungieren, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird. Der Cloud-Computer ist zum Beispiel eine Elastic Compute Cloud (EC2), wie sie von Amazon Web Services™ bereitgestellt wird. Ein Computer umfasst zum Beispiel Schnittstellen, um Daten zu empfangen oder auszugeben und/oder eine Analog-Digital-Wandlung durchzuführen. Bei den Daten handelt es sich beispielsweise um Daten, die physikalische Eigenschaften repräsentieren und/oder die aus technischen Signalen erzeugt werden. Die technischen Signale werden z.B. mittels (technischer) Detektionsgeräte (wie z.B. Geräte zur Detektion von Markierungsgeräten) und/oder (technischer) Analysegeräte (wie z.B. Geräte zur Durchführung (medizinischer) bildgebender Verfahren) erzeugt, wobei die technischen Signale z.B. elektrische oder optische Signale sind. Die technischen Signale stellen beispielsweise die vom Computer empfangenen oder ausgegebenen Daten dar. Der Computer ist vorzugsweise operativ mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelt, die es ermöglicht, die vom Computer ausgegebenen Informationen anzuzeigen, beispielsweise für einen Benutzer. Ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung ist eine Virtual-Reality-Vorrichtung oder eine Augmented-Reality-Vorrichtung (auch als Virtual-Reality-Brille oder Augmented-Reality-Brille bezeichnet), die als „Brille“ zum Navigieren verwendet werden kann. Ein konkretes Beispiel für eine solche Augmented-Reality-Brille ist Google Glass (eine Marke von Google, Inc.). Ein Augmented-Reality-Gerät oder ein Virtual-Reality-Gerät kann sowohl zur Eingabe von Informationen in den Computer durch Benutzerinteraktion als auch zur Anzeige von Informationen, die der Computer ausgibt, verwendet werden. Ein weiteres Beispiel für eine Anzeigevorrichtung wäre ein Standard-Computermonitor, der z. B. eine Flüssigkristallanzeige umfasst, die operativ mit dem Computer gekoppelt ist, um Anzeigesteuerdaten vom Computer zu empfangen und Signale zu erzeugen, die zur Anzeige von Bildinformationsinhalten auf der Anzeigevorrichtung verwendet werden. Eine besondere Ausführungsform eines solchen Computermonitors ist eine digital lightbox. Ein Beispiel für einen solche digital lightbox ist Buzz®, ein Produkt der Brainlab AG. Bei dem Monitor kann es sich auch um den Monitor eines portablen, z. B. handgeführten Geräts wie eines Smartphones, eines persönlichen digitalen Assistenten oder eines digitalen Medienabspielgeräts handeln.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Programm, das, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird, den Computer veranlasst, einen oder mehrere oder alle der hierin beschriebenen Verfahrensschritte auszuführen, und/oder auf ein Programmspeichermedium, auf dem das Programm (insbesondere in nicht-transitorischer Form) gespeichert ist, und/oder auf einen Computer, der das Programmspeichermedium umfasst, und/oder auf eine (physikalische, z. B. elektrische, z. B. technisch erzeugte) Signalwelle, z. B. eine digitale Signalwelle, die Informationen trägt, die das Programm, z. B. das vorgenannte Programm, darstellen, das z. B. Codemittel umfasst, die geeignet sind, einen oder alle der hierin beschriebenen Verfahrensschritte auszuführen.
  • Im Rahmen der Erfindung können Computerprogrammelemente durch Hardware und/oder Software verkörpert werden (dies umfasst Firmware, residente Software, Mikrocode usw.). Im Rahmen der Erfindung können Computerprogrammelemente die Form eines Computerprogrammprodukts annehmen, das von einem computerverwendbaren, beispielsweise computerlesbaren Datenspeichermedium verkörpert werden kann, das computerverwendbare, beispielsweise computerlesbare Programmanweisungen, „Code“ oder ein „Computerprogramm“ umfasst, die in dem genannten Datenspeichermedium zur Verwendung auf oder in Verbindung mit dem anweisungsausführenden System verkörpert sind. Ein solches System kann ein Computer sein; ein Computer kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung sein, die Mittel zur Ausführung der erfindungsgemäßen Computerprogrammelemente und/oder des erfindungsgemäßen Programms umfasst, beispielsweise eine Datenverarbeitungsvorrichtung, die einen digitalen Prozessor (Zentraleinheit oder CPU), der die Computerprogrammelemente ausführt, und optional einen flüchtigen Speicher (beispielsweise einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff oder RAM) zum Speichern von Daten umfasst, die für die Ausführung der Computerprogrammelemente verwendet und/oder durch diese erzeugt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann ein computerverwendbares, z. B. computerlesbares Datenspeichermedium ein beliebiges Datenspeichermedium sein, das das Programm zur Verwendung auf dem oder in Verbindung mit dem befehlsausführenden System, Gerät oder der befehlsausführenden Vorrichtung enthalten, speichern, kommunizieren, verbreiten oder transportieren kann. Das computernutzbare, z. B. computerlesbare Datenspeichermedium kann z. B. ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches, Infrarot- oder Halbleitersystem, ein Gerät oder eine Vorrichtung oder ein Verbreitungsmedium wie z. B. das Internet sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Der computerverwendbare oder computerlesbare Datenträger könnte sogar beispielsweise Papier oder ein anderes geeignetes Medium sein, auf das das Programm gedruckt wird, da das Programm elektronisch erfasst werden könnte, beispielsweise durch optisches Scannen des Papiers oder eines anderen geeigneten Mediums, und dann in geeigneter Weise kompiliert, interpretiert oder anderweitig verarbeitet wird. Das Datenspeichermedium ist vorzugsweise ein nichtflüchtiges Datenspeichermedium. Das Computerprogrammprodukt und die hier beschriebene Software und/oder Hardware bilden die verschiedenen Mittel zur Ausführung der Funktionen der Erfindung in den Ausführungsbeispielen. Die Computer- und/oder Datenverarbeitungseinrichtung kann beispielsweise eine Führungsinformationseinrichtung umfassen, die Mittel zur Ausgabe von Führungsinformationen aufweist. Die Führungsinformation kann z. B. an einen Benutzer visuell durch ein visuelles Anzeigemittel (z. B. einen Monitor und/oder eine Lampe) und/oder akustisch durch ein akustisches Anzeigemittel (z. B. einen Lautsprecher und/oder ein digitales Sprachausgabegerät) und/oder taktil durch ein taktiles Anzeigemittel (z. B. ein vibrierendes Element oder ein in ein Instrument eingebautes Vibrationselement) ausgegeben werden. Im Sinne dieses Dokuments ist ein Computer ein technischer Rechner, der z. B. technische, z. B. materielle, z. B. mechanische und/oder elektronische Komponenten umfasst. Jedes Gerät, das in diesem Dokument als solches bezeichnet wird, ist ein technisches, z. B. greifbares Gerät.
  • Erfassen von Daten
  • Der Ausdruck „Erfassen von Daten“ umfasst beispielsweise (im Rahmen eines computer-implementierten Verfahrens) das Szenario, in dem die Daten durch das computer-implementierte Verfahren oder Programm bestimmt werden. Das Bestimmen von Daten umfasst beispielsweise das Messen physikalischer Größen und das Umwandeln der Messwerte in Daten, beispielsweise digitale Daten, und/oder das Berechnen (und z.B. Ausgeben) der Daten mittels eines Computers und beispielsweise im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Begriff „Erfassen von Daten“ umfasst beispielsweise auch das Szenario, in dem die Daten von dem computer-implementierten Verfahren oder Programm empfangen oder abgerufen werden (z.B. Eingabe in das Programm), beispielsweise aus einem anderen Programm, einem vorangegangenen Verfahrensschritt oder einem Datenspeichermedium, beispielsweise zur Weiterverarbeitung durch das computer-implementierte Verfahren oder Programm. Die Erzeugung der zu erfassenden Daten kann, muss aber nicht Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens sein. Der Ausdruck „Erfassen von Daten“ kann daher beispielsweise auch das Warten auf den Empfang von Daten und/oder das Empfangen der Daten bedeuten. Die empfangenen Daten können beispielsweise über eine Schnittstelle eingespeist werden. Der Ausdruck „Erfassen von Daten“ kann auch bedeuten, dass das computer-implementierte Verfahren oder Programm Schritte durchführt, um die Daten (aktiv) von einer Datenquelle, z.B. einem Datenspeichermedium (wie z.B. einem ROM, RAM, einer Datenbank, einer Festplatte, usw.), oder über die Schnittstelle (z.B. von einem anderen Computer oder einem Netzwerk) zu empfangen oder abzurufen. Die durch das beschriebene Verfahren bzw. die beschriebene Vorrichtung erfassten Daten können von einer Datenbank erfasst werden, die sich in einem Datenspeicher befindet, der mit einem Computer verbunden ist, um Daten zwischen der Datenbank und dem Computer zu übertragen, z. B. von der Datenbank zum Computer. Der Computer erfasst die Daten, um sie als Eingabe für Schritte zur Bestimmung von Daten zu verwenden. Die bestimmten Daten können wieder an dieselbe oder eine andere Datenbank ausgegeben werden, um sie für eine spätere Verwendung zu speichern. Die Datenbank oder die Datenbank, die für die Durchführung des offengelegten Verfahrens verwendet wird, kann sich auf einem Netzwerkdatenspeicher oder einem Netzwerkserver (z. B. einem Cloud-Datenspeicher oder einem Cloud-Server) oder einem lokalen Datenspeicher (z. B. einem Massenspeicher, der funktionsfähig mit mindestens einem Computer verbunden ist, der das offengelegte Verfahren ausführt) befinden. Die Daten können „gebrauchsfertig“ gemacht werden, indem vor dem Schritt des Erfassens ein zusätzlicher Schritt durchgeführt wird. Gemäß diesem zusätzlichen Schritt werden die Daten erzeugt, um erfasst zu werden. Die Daten werden z.B. detektiert oder erfasst (z.B. durch ein Analysegerät). Alternativ oder zusätzlich werden die Daten nach dem zusätzlichen Schritt eingegeben, zum Beispiel über Schnittstellen. Die erzeugten Daten können z.B. eingegeben werden (z.B. in den Computer). Gemäß dem zusätzlichen Schritt (der dem Schritt des Erfassens von Daten vorausgeht) können die Daten auch dadurch bereitgestellt werden, dass der zusätzliche Schritt des Speicherns der Daten in einem Datenträger (wie z.B. ROM, RAM, CD und/oder Festplatte) durchgeführt wird, so dass sie im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens oder Programms zur Verwendung bereitstehen. Der Schritt des „Erfassens von Daten“ kann also auch darin bestehen, einer Vorrichtung den Befehl zu erteilen, die zu erfassenden Daten zu beschaffen und/oder bereitzustellen. Insbesondere handelt es sich bei dem Schritt des Erfassens nicht um einen invasiven Schritt, der einen erheblichen körperlichen Eingriff in den Körper darstellen würde, dessen Durchführung professionelle medizinische Fachkenntnisse erfordert und der selbst bei fachgerechter Durchführung ein erhebliches Gesundheitsrisiko mit sich bringt. Insbesondere beinhaltet der Schritt des Erfassens von Daten, z. B. das Bestimmen von Daten, keinen chirurgischen Schritt und insbesondere keinen Schritt der chirurgischen oder therapeutischen Behandlung eines menschlichen oder tierischen Körpers. Zur Unterscheidung der verschiedenen Daten, die im Rahmen des vorliegenden Verfahrens verwendet werden, werden die Daten als „XY-Daten“ und dergleichen bezeichnet (d. h. genannt) und in Bezug auf die Informationen definiert, die sie beschreiben, die dann vorzugsweise als „XY-Informationen“ und dergleichen bezeichnet werden.
  • Navigationssystem
  • Wie bereits beschrieben, wird in einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein System zur Bestimmung einer Rotationsposition eines Objekts in einem Koordinatensystem eines Röntgenbildgebungsgeräts vorgestellt. In einer Ausführungsform ist dieses System ein Navigationssystem für die computerunterstützte Chirurgie. Dieses Navigationssystem umfasst vorzugsweise den bereits erwähnten Computer zur Verarbeitung der Daten, die gemäß dem computer-implementierten Verfahren, wie es in einer der hier beschriebenen Ausführungsformen beschrieben ist, bereitgestellt werden. Das Navigationssystem umfasst vorzugsweise eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der Position von Erfassungspunkten, die die Haupt- und Hilfspunkte darstellen, um Erfassungssignale zu erzeugen und die erzeugten Erfassungssignale dem Computer zuzuführen, so dass der Computer auf der Grundlage der empfangenen Erfassungssignale die absoluten Hauptpunktdaten und absoluten Hilfspunktdaten bestimmen kann. Ein Erfassungspunkt ist z.B. ein Punkt auf der Oberfläche der anatomischen Struktur, der z.B. durch einen Pointer erfasst wird. Auf diese Weise können die absoluten Punktdaten dem Computer zur Verfügung gestellt werden. Das Navigationssystem umfasst vorzugsweise auch eine Benutzerschnittstelle zum Empfang der Berechnungsergebnisse vom Computer (z. B. die Position der Hauptebene, die Position der Hilfsebene und/oder die Position der Standardebene). Die Benutzerschnittstelle stellt dem Benutzer die empfangenen Daten als Information zur Verfügung. Beispiele für eine Benutzerschnittstelle sind ein Anzeigegerät wie ein Monitor oder ein Lautsprecher. Die Benutzerschnittstelle kann jede Art von Anzeigesignal verwenden (z. B. ein visuelles Signal, ein Audiosignal und/oder ein Vibrationssignal). Ein Beispiel für ein Anzeigegerät ist ein Augmented-Reality-Gerät (auch als Augmented-Reality-Brille bezeichnet), das als so genannte „Brille“ für die Navigation verwendet werden kann. Ein konkretes Beispiel für eine solche Augmented-Reality-Brille ist Google Glass (eine Marke von Google, Inc.). Ein Augmented-Reality-Gerät kann sowohl zur Eingabe von Informationen in den Computer des Navigationssystems durch Benutzerinteraktion als auch zur Anzeige von Informationen, die der Computer ausgibt, verwendet werden.
  • Diese und andere Merkmale der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich und erläutert.
  • Figurenliste
  • Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen beschrieben, die Hintergrunderklärungen geben und spezifische Ausführungsformen der Erfindung darstellen. Der Umfang der Erfindung ist jedoch nicht auf die im Zusammenhang mit den Abbildungen offenbarten spezifischen Merkmale beschränkt.
    • zeigt schematisch ein System zur Bestimmung einer Rotationsposition eines Objekts in einem Koordinatensystem eines Röntgenbildgebungsgeräts unter Verwendung einer Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • zeigt schematisch zwei Ausführungsformen einer Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung gemäß zwei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • zeigt schematisch fünf verschiedene Moire-Muster von Röntgenstrahlsignalintensitäten, die in einem Röntgenbild mit einer Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für fünf verschiedene Rotationspositionen der Markierung im Koordinatensystem des Röntgenbildgebungsgeräts erzeugt werden.
    • zeigt schematisch ein Flussdiagramm eines computer-implementierten Verfahrens zum Bestimmen einer Rotationsposition eines Objekts in einem Koordinatensystem eines Röntgenbildgebungsgeräts gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • bis zeigen schematisch fünf Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen eine oder mehrere Moire-Markierungen für die Röntgenbildgebung dargestellt sind.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • zeigt schematisch ein System 100 zum Bestimmen einer Rotationsposition eines Objekts im Koordinatensystem eines Röntgenbildgebungsgeräts 106. Das Röntgenbildgebungsgerät 106 umfasst eine Recheneinheit 111, die zur Durchführung des computer-implementierten Verfahrens zur Bestimmung der Rotationsposition des Objekts im Koordinatensystem eingerichtet ist, wie es zuvor im Detail offenbart wurde. Insbesondere kann dieser Berechnungseinheit 111 ein Röntgenbild des Objekts, an dem die Moire-Markierung 101 angebracht ist, zugeführt werden. Der Detektor 109 detektiert die Röntgenstrahlintensitäten, die sich aus der Ausbreitung der Röntgenstrahlen 108 ergeben, die sich von der Röntgenstrahlquelle 107 durch das hier nicht dargestellte Objekt ausbreiten, an dem die Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung 101 angebracht ist. Die Moire-Markierung 101 erzeugt ein Moire-Muster der Röntgenstrahlsignalintensitäten auf dem Bild. Das Moire-Muster ist indikativ für den Winkel zwischen der Moire-Markierung 101 und der Röntgenstrahlausbreitungsrichtung der Röntgenstrahlen 108. Die Recheneinheit 111 ist so eingerichtet, dass sie auf der Grundlage des Moire-Musters der Signalintensitäten die Rotationsposition der Markierung 101 und damit des Objekts, an dem die Markierung angebracht ist, im Koordinatensystem des Röntgenbildgebungsgeräts 106 bestimmt.
  • Wie aus zu entnehmen ist, handelt es sich bei dem Röntgenbild um ein Röntgenprojektionsbild. Folglich wird bei der Bestimmung der Rotationsposition des Objekts die räumliche Divergenz 110 der von dem Röntgenbildgebungsgerät 106 ausgesandten Röntgenstrahlen 108 rechnerisch berücksichtigt. Falls gewünscht, wird eine weitere Markierung, die eine Nicht-Moire-Markierung ist und aus einem röntgenstrahlundurchlässigen Material besteht und vorzugsweise eine Kugel-, Quader-, Pyramiden- oder Scheibenform oder eine beliebige Kombination davon aufweist, ebenfalls am Objekt angebracht und vorzugsweise auch an der Moire-Markierung 101 befestigt. Aus dem aufgenommenen Röntgenbild kann dann auf die Position der kugelförmigen Markierung geschlossen werden. Aus dieser Position kann die Lage des Moire-Musters abgeleitet und aus der Verteilung der Signalintensitäten die Rotationsposition der Moire-Markierung bestimmt werden, wie dies hier bereits ausführlich beschrieben wurde und z. B. in Bezug auf die Ausführungsform von noch näher erläutert wird.
  • Wie aus ersichtlich ist, umfasst die Moire-Markierung 101 eine Markierungsstruktur aus mindestens einem ersten und einem zweiten Material. Das erste Material weist eine höhere Röntgenstrahlundurchlässigkeit auf als das zweite Material. Durch diese Musterstruktur wird im Röntgenbild ein Moire-Muster erzeugt, das die Bestimmung der Rotationsposition der Moire-Markierung 101 aus dem Röntgenbild, das auf dem Detektor 109 erzeugt wird, ermöglicht. Die Musterstruktur der Moire-Markierung 101 umfasst eine erste Schicht 102 mit einem ersten Muster aus dem ersten Material 104a und einem zweiten Material 105a. Eine zweite Schicht 103 umfasst das zweite Muster aus dem ersten Material 104b und dem zweiten Material 105b. Die erste Schicht 102 und die zweite Schicht 103 sind durch einen ersten Abstand d1 voneinander getrennt. In dem ersten Muster und vorzugsweise auch in dem zweiten Muster weist das zweite Material eine erste Breite w1 zwischen zwei benachbarten Musterelementen des ersten Materials auf. Es sollte beachtet werden, dass der erste Abstand d1 größer ist als die erste Breite w1, um eine geeignete Winkelauflösung für kleine Winkeländerungen des Winkels zwischen der Markierung und der Ausbreitungsrichtung der Röntgenstrahlen 108 zu gewährleisten. Es ist auch zu beachten, dass zwischen verschiedenen Schichten der Moire-Markierung im Bereich des Durchmessers d1 ein anderes Material als das Material mit „hoher Röntgenstrahlundurchlässigkeit“ und das „Material mit geringer Röntgenstrahlundurchlässigkeit“ verwendet werden kann, wie im Folgenden noch näher erläutert wird. So kann in diesem Abschnitt der Markierung ein drittes, anderes Material oder auch eine Materialkombination verwendet werden.
  • Die Ausführungsform der verwendet eine kompakte Moire-Markierung 101 (hier nicht maßstabsgetreu dargestellt) für die Röntgenbildgebung und ermöglicht es, die Position der Markierung im Koordinatensystem des Röntgengeräts aus nur einem Röntgenbild sehr genau zu bestimmen. Eine solche Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung umfasst ein Muster, das bei Betrachtung aus leicht unterschiedlichen Perspektiven ein deutlich unterschiedliches Erscheinungsbild ergibt. In dieser Ausführungsform besteht die Moire-Markierung 101 für die Röntgenbildgebung aus zwei Schichten 102, 103 mit Mustern, die aus einem Material hergestellt sind, das Röntgenstrahlen möglichst gut abschirmt, wie z. B. Blei, und die von einem Material umgeben und beabstandet sind, das für Röntgenstrahlen sehr durchlässig ist, wie Luft oder Kunststoff. Die Größe der Öffnungen in den Mustern ist klein im Vergleich zum Abstand der beiden Ebenen der Muster, so dass eine kleine Änderung der Ausrichtung der Moire-Markierung zu einer ziemlich signifikanten Änderung der Struktur der zweiten Schicht führt, die durch die Öffnung der ersten Schicht gesehen wird. Ein Beispiel ist die Verwendung von 0,5 mm großen Öffnungen bei einem Schichtabstand von 25 mm. Darüber hinaus ist anzumerken, dass die in gezeigte doppelschichtige Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung schematisch identisch ist mit der links in gezeigten doppelschichtigen Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung, die nun im Detail beschrieben wird.
  • zeigt schematisch eine erste Moire-Markierung für Röntgenbildgebung 200 und eine zweite Moire-Markierung für Röntgenbildgebung 206. Die erste Moire-Markierung 200 umfasst eine erste Schicht 201 mit einem ersten Muster aus dem ersten Material und dem zweiten Material und umfasst eine zweite Schicht 202 mit einem zweiten Muster aus dem ersten Material und dem zweiten Material. Insbesondere umfasst die erste Schicht 201 drei konzentrisch angeordnete Ringe 203, 204 und 205. Diese können beispielsweise aus den Materialien Blei, Zinn, Wismut, Wolfram, Jodid, Gold, Tantal, Yttrium, Niob, Molybdän, Ruthenium, Rhodium, Barium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Neodym, Neodym, Neodym, Neodym, Neodym, Neodym, Neodym, Neodym, Neodym, Neodym, Neodym, Neodym, Neodym, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Hafnium, Rhenium, Osmium, Iridium, Bismut. Die Lücken zwischen diesen konzentrisch angeordneten Ringen können mit dem zweiten Material gefüllt werden, das aus Luft, Kunststoff, Kohlenstoff, einem Verbundwerkstoff aus einem thermoplastischen Harz mit Kohlenstofffaserverstärkung, einem thermoplastischen Polymer, wie z. B. PEEK, oder einer beliebigen Kombination davon ausgewählt werden kann, um nur einige beispielhafte Ausführungsformen zu nennen.
  • Die gleichen Materialkombinationen können auch für die einschichtige Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung 206 verwendet werden. Diese Moire-Markierung umfasst nur eine einzige Schicht mit einer Musterstruktur, die aus drei konzentrisch angeordneten Ringen 209, 208 und 207 besteht.
  • zeigt schematisch ein Diagramm, in dem auf der x-Achse die Detektorposition auf dem Röntgenstrahldetektor mit dem Bezugszeichen 301 dargestellt ist. Die y-Achse 302 stellt die erfasste Röntgenstrahlintensität dar. In ist also die Intensitätsverteilung einschließlich des Moire-Musters 300 über dem Röntgenstrahldetektor für fünf verschiedene Rotationspositionen einer Moire-Markierung bei der Aufnahme durch ein Röntgenbildgebungsgerät dargestellt. Mit anderen Worten: zeigt fünf Beziehungen 303, die die Abhängigkeit des Moire-Musters 300 vom Winkel zwischen der Moire-Markierung und der Röntgenstrahlausbreitungsrichtung des Röntgenbildgebungsgeräts beschreiben. Wie in zu sehen ist, umfassen die Relationen 303 jeweils Röntgenstrahlsignalintensitätsminima 305 und Röntgenstrahlsignalintensitätsmaxima 304. Das Diagramm in zeigt die Röntgenabsorption in Prozent für verschiedene Winkel der Markierung bei 500 mm Abstand zur Röntgenstrahlquelle unter Verwendung von 0,5 Blei mit 1 mm Lochabstand und 25 mm Schichtabstand. Mit anderen Worten: Für die Erstellung des Diagramms in wurde eine Moire-Markierung wie in verwendet.
  • zeigt schematisch ein Flussdiagramm eines computer-implementierten Verfahrens zur Bestimmung einer Rotationsposition eines Objekts in einem Koordinatensystem eines Röntgenbildgebungsgeräts. Das im Rahmen von beschriebene Verfahren umfasst insbesondere drei verschiedene Ausführungsformen, die getrennt voneinander eingesetzt werden können, aber auch kombiniert werden können. Insbesondere folgen die Verfahrensschritte S3, S4 und S5 auf die Verfahrensschritte S1 und S2a und S2b. Dies soll nun näher beschrieben werden.
  • Das Verfahren umfasst den Schritt der Bereitstellung mindestens eines Röntgenbildes des Objekts in Schritt S 1. An dem Objekt wird eine Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung angebracht. Die Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung erzeugt, wie bereits beschrieben, ein Moire-Muster der Röntgenstrahlsignalintensitäten auf dem bereitgestellten Bild. Das Moire-Muster ist indikativ für einen Winkel zwischen der Moire-Markierung und einer Röntgenstrahlausbreitungsrichtung des Röntgenbildgebungsgeräts. In Schritt S2 wird die Rotationsposition des Objekts im Koordinatensystem des Röntgenbildgebungsgeräts auf der Grundlage des Moire-Musters der Röntgenstrahlintensitäten auf dem bereitgestellten Bild bestimmt. Der Schritt S2 umfasst die beiden weiteren Teilschritte S2a und S2b. Insbesondere wird in Schritt S2a mindestens ein Punkt im Moire-Muster der Röntgenstrahlsignalintensitäten im Röntgenbild bestimmt. Darüber hinaus wird der bestimmte mindestens eine Punkt als Eingabe in Schritt S2b verwendet, wenn dieser bestimmte Punkt in eine vordefinierte Beziehung gesetzt wird, die die Abhängigkeit des Moire-Musters vom Winkel zwischen der Moire-Markierung und der Röntgenstrahlausbreitungsrichtung des Röntgenbildgebungsgeräts beschreibt. Das Ergebnis von Schritt S2 ist also die bestimmte Rotationsposition des Objekts. Dieses Ergebnis kann nun entweder nur für Schritt S3, nur für Schritt S4 oder nur für Schritt S5 verwendet werden, es kann aber auch kombiniert werden. In Schritt S3 wird auf der Grundlage des Ergebnisses der Bestimmung der Rotationsposition, d.h. des Ergebnisses von Verfahrensschritt S2, ein Steuersignal zur Positionierung des abgebildeten Objekts relativ zum Röntgenbildgebungsgerät erzeugt. Dieses Steuersignal kann verwendet werden, um eine Bewegung des Objekts zu bewirken, wie zuvor beschrieben. Beispielsweise kann ein medizinischer Roboter, ein medizinisches Instrument, ein medizinisches Gerät, eine Patientenlagerungsvorrichtung wie eine Patientenliege und/oder der Patient auf der Grundlage dieses Steuersignals bewegt werden. Nach Schritt S3 kann geprüft werden, ob die gewünschte Position des Objekts bereits erreicht ist. Wird dies verneint, kann das Verfahren, das die Schritte S 1, S2 und S3 umfasst, so lange wiederholt werden, bis eine vordefinierte Positionsbedingung, die die gewünschte Position des Objekts im Koordinatensystem des Röntgenbildgebungsgeräts beschreibt, erreicht ist. Alternativ oder auch zusätzlich kann das Ergebnis des Verfahrensschritts S2 auch dazu verwendet werden, die Ausrichtung eines medizinischen Instruments in Schritt S4 zu überprüfen. In Schritt S5 könnte man aber auch das Ergebnis des Schrittes S2, d.h. die bestimmte Rotationsposition der Markierung und des Objekts zur Verfolgung eines Objekts z.B. bei der bildgeführten Chirurgie verwenden. Dies ist in durch das Bezugszeichen S5 dargestellt.
  • bis zeigen schematisch fünf Ausführungsformen von einer oder zwei Moire-Markierungen für die Röntgenbildgebung, die natürlich auch miteinander kombiniert werden können. Wie zuvor beschrieben und wie aus der detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen der bis ersichtlich wird, sind innerhalb einer Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung alle Schichten relativ zueinander räumlich fixiert, alle Schichten sind parallel und vorzugsweise liegen die Massenschwerpunkte der Schichten auf einer virtuellen Achse, die senkrecht zu den Schichten der Markierung verläuft.
  • zeigt eine Draufsicht auf eine Moire-Markierung 500 für die Röntgenbildgebung, die zwei Schichten mit einem nichtperiodischen Muster umfasst. In dieser Draufsicht ist j edoch nur die erste Schicht, d. h. die oberste Schicht, zu sehen. Der fachkundige Leser wird erkennen, dass sich die zweite Schicht der Moire-Markierung 500 unterhalb dieser ersten Schicht befindet, wie z. B. aus der Querschnittsansicht von hervorgeht, in der die beiden Schichten einer ähnlichen Moire-Markierung mit zwei Schichten dargestellt sind. Die Moire-Markierung 500 umfasst eine Musterstruktur innerhalb der ersten und zweiten Schicht unter Verwendung eines ersten und eines zweiten Materials, wobei das erste Material eine höhere Röntgenstrahlundurchlässigkeit aufweist als das zweite Material. Die in gezeigte Musterstruktur in der ersten Schicht besteht aus sechs konzentrisch angeordneten Ringen 501-506 und einem zentralen Element 507, wobei die Ringe 501, 503 und 505 und das zentrale Element 507 aus dem ersten Material bestehen, während die Ringe 502, 504 und 506 aus dem zweiten Material hergestellt sind. Wie aus ersichtlich ist, ist das Muster pro Schicht nicht periodisch, da die jeweiligen Breiten der Ringe unterschiedlich sind.
  • zeigt einen Querschnitt durch eine Moire-Markierung 508 zur Röntgenbildgebung mit vier Schichten gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Sie umfasst die Schicht 1 und die Schicht 2, die durch den Abstand d1 voneinander getrennt sind, sowie die Schicht 3 und die Schicht 4, die durch den Abstand d2 voneinander getrennt sind, der vom Abstand d1 verschieden ist. Jede Schicht von Schicht 1 bis Schicht 4 umfasst ein periodisches oder nicht-periodisches Muster, das zumindest aus dem ersten und dem zweiten Material besteht, die zuvor im Detail beschrieben wurden. Die Schichten 2 und 3 sind durch den Abstand d3 voneinander getrennt, der sich von den Abständen d1 und d2 unterscheidet.
  • Wie bereits beschrieben, umfasst die vorliegende Erfindung natürlich auch die Verwendung einer Kombination von zwei oder mehr Moire-Markierungen für die Röntgenbildgebung. So zeigt ein Markierungs-Array 509, das eine erste und eine zweite Moire-Markierung 510, 511 für die Röntgenbildgebung als zwei unterschiedliche und voneinander getrennte Objekte umfasst, die jedoch in einer festen Position zueinander bereitgestellt werden. Sie können z.B. an einem Fixierungselement befestigt sein. Wie aus ersichtlich ist, sind die beiden Markierungen 510, 511 nicht parallel zueinander, sondern in einem Winkel zueinander eingerichtet. Der Fachmann erkennt, dass die beiden Markierungen 510, 511 in ihrer geometrischen Gestaltung und in den verwendeten Materialien identisch gewählt werden können. Aber natürlich ist auch eine Kombination von zwei Moire-Markierungen 510, 511 mit z.B. unterschiedlichen Musterstrukturen, z.B. unterschiedlichen Abständen zwischen den beiden Schichten, und/oder unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlicher Röntgenstrahlundurchlässigkeit Teil der vorliegenden Erfindung.
  • zeigt in einer Querschnittsansicht 512 eine erste Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung 513 („Markierung 1“), in der eine zweite Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung 514 („Markierung 2“) untergebracht ist. Mit anderen Worten, die zweite Markierung 514 ist innerhalb der ersten Markierung 513 angeordnet, d. h. in diese integriert, die die zweite Markierung 514 ringförmig umgibt. Wie aus dem Querschnitt in ersichtlich ist, sind beide Markierungen doppellagig aufgebaut.
  • zeigt ein Markierungs-Array 515, das zwei doppellagige Moire-Markierungen für die Röntgenbildgebung 516, 517 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Die Markierungen 516, 517 befinden sich an Positionen entlang der Röntgenstrahlausbreitungsrichtung 518, bei denen der Abstand zwischen den Markierungen ≥ 0 ist. Die beiden Markierungen können also einen Abstand entlang der Röntgenstrahlausbreitungsrichtung 518 haben oder alternativ nebeneinander, d.h. auf gleicher Höhe entlang der Röntgenstrahlausbreitungsrichtung 518, angeordnet sein. Die Moire-Markierungen 516, 517 sind zwei unterschiedliche Objekte, die jedoch in einer vorbestimmten, festen Position zueinander vorgesehen sind. Dies kann z.B. durch die Befestigung an einem Fixierungselement realisiert werden.
  • Andere Variationen der offenbarten Ausführungsformen können vom Fachmann bei der Ausführung der beanspruchten Erfindung anhand der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche verstanden und ausgeführt werden. In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassend“ andere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbestimmte Artikel „ein“ oder „ein“ schließt eine Mehrzahl nicht aus. Ein einziger Prozessor oder eine andere Einheit kann die Funktionen mehrerer in den Ansprüchen aufgeführter Elemente oder Schritte erfüllen. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in verschiedenen abhängigen Ansprüchen aufgeführt sind, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft sein kann. Ein Computerprogramm kann auf einem geeigneten Medium wie einem optischen Speichermedium oder einem Festkörpermedium gespeichert/verteilt werden, das zusammen mit oder als Teil anderer Hardware geliefert wird, es kann aber auch in anderer Form verteilt werden, beispielsweise über das Internet oder andere drahtgebundene oder drahtlose Telekommunikationssysteme. Alle Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung des Umfangs der Ansprüche zu verstehen.

Claims (26)

  1. Computer-implementiertes Verfahren zum Bestimmen einer Rotationsposition eines Objekts in einem Koordinatensystem eines Röntgenbildgebungsgeräts, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Röntgenbildes des Objekts, an dem eine Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung angebracht ist (Schritt S 1), wobei das Röntgenbild von dem Röntgenbildgebungsgerät aufgenommen wird, wobei die Moire-Markierung zur Röntgenbildaufnahme ein Moire-Muster (300) von Röntgenstrahlsignalintensitäten auf dem Bild erzeugt, wobei das Moire-Muster indikativ für einen Winkel zwischen der Moire-Markierung und einer Röntgenstrahlausbreitungsrichtung des Röntgenbildgebungsgeräts ist, und das Verfahren den Schritt umfasst Bestimmen der Rotationsposition des Objekts im Koordinatensystem des Röntgenbildgebungsgeräts, basierend auf dem Moire-Muster der Signalintensitäten (Schritt S2).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens der Rotationsposition des Objekts (Schritt S2) umfasst Bestimmen mindestens eines Punktes im Moire-Muster der Röntgenstrahlsignalintensitäten (Schritt S2a), und Verwenden des bestimmten mindestens einen Punktes als Eingabe einer vordefinierten Beziehung (303), die eine Abhängigkeit des Moire-Musters vom Winkel zwischen der Moire-Markierung und der Röntgenstrahlausbreitungsrichtung des Röntgenbildgebungsgerätes beschreibt (Schritt S2b).
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der bestimmte mindestens eine Punkt ein Röntgenstrahlsignalintensitätsminimum (305) des Moire-Musters oder ein Röntgenstrahlsignalintensitätsmaximum (304) des Moire-Musters darstellt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Beziehung (303) eine gespeicherte Röntgenstrahlintensitätsverteilung ist, die von einem Röntgenstrahlsensor des Röntgenbildgebungsgeräts als Funktion des Winkels zwischen der Moire-Markierung und der Röntgenstrahlausbreitungsrichtung des Röntgenbildgebungsgeräts erfasst wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner den Schritt umfasst Erzeugen eines Steuersignals zur Positionierung des aufgenommenen Objekts relativ zum Röntgenbildgebungsgerät, basierend auf einem Ergebnis der Bestimmung der Rotationsposition des Objekts (Schritt S3).
  6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend den Schritt Wiederholen des Verfahrens, insbesondere der Schritte S 1 bis S3, bis eine vordefinierte Positionsbedingung, die eine gewünschte Position des Objekts im Koordinatensystem des Röntgenbildgebungsgeräts beschreibt, erreicht ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Objekt ein medizinischer Roboter, ein medizinisches Instrument, ein medizinisches Gerät, eine Patientenstützvorrichtung, wie z.B. eine Patientenliege, und/oder ein Patient ist, und Verwenden des erzeugten Steuersignals, um eine Bewegung des Objekts zu bewirken.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Röntgenbild ein Röntgenprojektionsbild ist, und wobei bei der Bestimmung der Rotationsposition des Objekts eine räumliche Divergenz (110) eines von dem Röntgenbildgebungsgerät emittierten Röntgenstrahls rechnerisch berücksichtigt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem aufgenommenen Röntgenbild die Moire-Markierung und eine weitere Markierung als Markierungs-Array an dem Objekt angebracht sind, und das Verfahren den Schritt umfasst automatisches Identifizieren der weiteren Markierung in dem bereitgestellten Röntgenbild.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Verfahren den Schritt umfasst Verwendung der automatisch identifizierten weiteren Markierung in dem bereitgestellten Röntgenbild zur Berechnung einer translatorischen Position (X, Y, Z) der Moire-Markierung innerhalb des Koordinatensystems des Röntgenbildgebungsgerätes.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die weitere Markierung aus einem röntgenstrahlundurchlässigen Material besteht und vorzugsweise eine Kugel-, Quader-, Pyramiden- oder Scheibenform oder eine beliebige Kombination davon aufweist.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Bestimmens der Rotationsposition (Schritt S2) umfasst: Vergleichen zumindest des Moire-Musters der von der Moire-Markierung erzeugten Röntgenstrahlsignalintensitäten im Röntgenbild mit einem Zielmuster der von der Moire-Markierung zu erzeugenden Röntgenstrahlintensitäten.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend den Schritt Wiederholen des Verfahrens, bis eine vordefinierte Übereinstimmung zwischen dem erzeugten Moire-Muster in dem aufgenommenen Röntgenbild und dem Zielmuster erreicht ist.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend den Schritt automatisches Erfassen des Moire-Musters der Röntgenstrahlsignalintensitäten im Röntgenbild mit einem Bildverarbeitungsalgorithmus.
  15. Moire-Markierung (101, 200, 206) für die Röntgenbildgebung, wobei die Moire-Markierung eine Musterstruktur (201, 202) aus mindestens einem ersten und einem zweiten Material umfasst, wobei das erste Material eine höhere Röntgenstrahlundurchlässigkeit aufweist als das zweite Material, und wobei die Musterstruktur aus dem ersten und dem zweiten Material so eingerichtet ist, dass sie ein Moire-Muster (300) von Röntgenstrahlsignalintensitäten in einem Röntgenbild erzeugt, wenn es von einem Röntgenbildgebungsgerät aufgenommen wird.
  16. Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung nach Anspruch 15, wobei die Musterstruktur des ersten und des zweiten Materials so eingerichtet ist, dass sie eine Bestimmung einer Rotationsposition der Moire-Markierung aus dem Röntgenbild der Moire-Markierung ermöglicht.
  17. Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Musterstruktur umfasst: eine erste Schicht (102) mit einem ersten Muster aus dem ersten Material (104a) und dem zweiten Material (105a), eine zweite Schicht (103) mit einem zweiten Muster aus dem ersten Material (104b) und dem zweiten Material (105b).
  18. Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung nach Anspruch 17, wobei die erste Schicht (102) und die zweite Schicht (103) um einen ersten Abstand (d1) voneinander getrennt sind, wobei in dem ersten Muster und vorzugsweise auch in dem zweiten Muster das zweite Material eine erste Breite (w1) zwischen zwei benachbarten Musterelementen des ersten Materials aufweist, und wobei der erste Abstand (d1) größer ist als die erste Breite (w1).
  19. Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung nach Anspruch 18, wobei die Musterstruktur umfasst: eine dritte Schicht mit einem dritten Muster aus dem ersten und zweiten Material, eine vierte Schicht mit einem vierten Muster aus dem ersten und zweiten Material, wobei die dritte Schicht und die vierte Schicht um einen zweiten Abstand (d2) voneinander getrennt sind, wobei in dem dritten Muster und vorzugsweise auch in dem vierten Muster das zweite Material eine zweite Breite (w2) zwischen zwei benachbarten Musterelementen des ersten Materials aufweist, wobei der zweite Abstand (d2) größer ist als die Breite (w2), und wobei ein Verhältnis w1/d1 verschieden ist von einem Verhältnis w2/d2.
  20. Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei das erste Material Blei, Zinn, Wismut, Wolfram, Jod, Gold, Tantal, Yttrium, Niob, Molybdän, Ruthenium, Rhodium, Barium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Hafnium, Rhenium, Osmium, Iridium, Wismut oder eine beliebige Kombination davon, und wobei das zweite Material Luft, Kunststoff, Kohlenstoff, ein Verbundwerkstoff aus einem thermoplastischen Harz mit Kohlenstofffaserverstärkung, ein thermoplastisches Polymer, wie z. B. PEEK, oder eine beliebige Kombination davon ist.
  21. Markierungs-Array für die Röntgenbildgebung, wobei das Array umfasst eine Moire-Markierung für die Röntgenbildgebung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, eine Röntgenstrahl-Markierung aus einem röntgenstrahlundurchlässigen Material, vorzugsweise in Form einer Kugel, eines Quaders, einer Pyramide, einer Scheibe oder einer Kombination davon.
  22. System (100) zum Bestimmen einer Rotationsposition eines Objekts in einem Koordinatensystem eines Röntgenbildgebungsgeräts, wobei das System umfasst eine Recheneinheit (111), die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 eingerichtet ist.
  23. System nach Anspruch 22 zur Steuerung der Position des Objekts im Koordinatensystem des Röntgenbildgebungsgeräts, wobei das System umfasst das Röntgenbildgebungsgerät, und wobei die Recheneinheit zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5 eingerichtet ist.
  24. System nach einem der Ansprüche 22 oder 23, ferner umfassend eine Moire-Markierung (101, 200, 206) zur Röntgenstrahl-Bildgebung nach einem der Ansprüche 15 bis 20.
  25. Verwendung einer Moire-Markierung (101, 200, 206) für die Röntgenbildgebung nach einem der Ansprüche 15 bis 20 zum Bestimmen einer Rotationsposition eines Objekts in einem Koordinatensystem eines Röntgenbildgebungsgeräts.
  26. Programm, das, wenn es auf einem Computer läuft oder auf einen Computer geladen wird, den Computer veranlasst, die Verfahrensschritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 durchzuführen; und/oder ein Programmspeichermedium, auf dem das Programm gespeichert ist; und/oder einen Computer, der mindestens einen Prozessor und einen Speicher und/oder das Programmspeichermedium umfasst, wobei das Programm auf dem Computer abläuft oder in den Speicher des Computers geladen wird; und/oder eine Signalwelle oder eine digitale Signalwelle, die Informationen trägt, die das Programm darstellen; und/oder einen Datenstrom, der für das Programm repräsentativ ist.
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