DE19954507A1 - Holografisches Verfahren zur hochaufgelösten digitalen 3D-Topornetrie in der Medizin - Google Patents

Description

Stand der Technik

Bei der sehr hochaufgelösten dreidimensionalen Formerfassung (3D-Topometrie) im medizinisch klinischen Bereich spielt neben dem Auflösungsvermögen des Messverfahrens auch die Messdauer eine wesentliche Rolle. Während der Messung können unwillkürliche Bewegungen des Patienten auftreten, die oberhalb der geforderten Auflösung liegen und somit das Messergebnis limitieren. Aus diesem Grund muß die Messdauer deutlich kürzer als die Dauer der unwillkürlichen Bewegungen sein.

Bisherige abtastfreie, optische Messverfahren zur dreidimensionalen Formerfassung (Lasertriangulation, strukturierte Beleuchtung, etc.) besitzen bei einem ausgedehnten Messvolumen wie z. B. dem Gesichtsprofil eine Messdauer von einigen Sekunden. In dieser Zeitspanne sind Bewegungen durch z. B. Atmung, mimische Muskulatur, Lidschluss und Herzschlag des Patienten nicht zu vermeiden. Zudem können bei Messverfahren, die fokussiertes Licht benutzen, hohe Leistungsdichten auftreten, die keine Aufnahme bei geöffnetem Auge erlauben.

Beschreibung

Der hier vorgestellte Ansatz soll am Beispiel der Gesichtsprofilvermessung erläutert werden, ohne jedoch die Allgemeinanwendbarkeit einzuschränken.

Zur Gesichtsprofilvermessung wird ein Hologramm des Patientenkopfes erstellt. Die Belichtungszeit einer solchen gepulsten holografischen Aufnahme beträgt lediglich 20 ns und liegt damit 5-6 Größenordnungen unter den zu erwartenden unwillkürlichen Bewegungen des Patienten. Ebenso erlauben die sehr geringen auftretenden Energiedichten des Laserpulses Aufnahmen mit geöffneten Augen.

Zeichnung 1 zeigt die prinzipielle Anordnung zur Aufnahme eines Portrait-Hologramms.

Nach der Aufnahme wird das reelle Bildvolumen des Hologramms mit einem cw-Laser rekonstruiert und sequentiell entlang zweidimensionaler Schnittebenen digitalisiert. Dazu wird beispielsweise eine Streuscheibe schrittweise durch das Bildvolumen gefahren und die Schnittprojektion von einer hochauflösenden, digitalen Kamera aufgezeichnet.

Zeichnung 2 zeigt die prinzipielle Anordnung zur Digitalisierung von Schnittprojektionen des holographischen Bildvolumens.

Die Schnittprojektionen enthalten neben der eigentlichen Ortsinformation zusätzlich die davor und dahinter liegenden Ebenen unscharf überlagert. Diese Überlagerung kann, da sie systematischer Natur ist, durch ein geeignetes mathematisches Verfahren extrahiert werden. Die dabei gewonnenen Schnittdaten können im Computer zu einem dreidimensionalen Modell zusammengefügt werden.

Das beschriebene Messverfahren ermöglicht, durch die Entkopplung der Patientenaufnahme von der Gesamtmessdauer, im medizinisch klinischen Einsatz sehr hohe Auflösungen zu erzielen.

Claims (3)

1. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß für medizinisch topometrische Zwecke das reelle Bild eines vom betrachteten Objekt mittels gepulster Holografie erstellten Hologramms ausgewertet wird.

2. Anordnung zur Realisierung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine zweidimensionale Projektionsebene in das reelle Bildvolumen des Hologramms variabel eingebracht wird. Die in der Projektionsebene auftretenden zweidimensionalen Projektionen des dreidimensionalen Bildvolumens werden auf geeignete Weise digitalisiert.

3. Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer ausreichenden Anzahl unterschiedlicher nach Patentanspruch 1 und 2 gewonnener zweidimensionaler Projektionen des reellen Hologrammbildes auf geeignete Weise ein dreidimensionales Computermodell des betrachteten Objekts rekonstruiert werden kann.