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Die
Erfindung betrifft ein System zur Navigation von Instrumenten in
der Medizin (medizinische Navigation). Die Erfindung ist insbesondere
bei perkutanen Interventionen anwendbar.
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Bildgeführte Interventionen,
insbesondere CT-geführte
Interventionen, sind heute Teil der klinischen Routine. Im Gegensatz
zu einer invasiven chirurgischen Behandlung ermöglichen dabei minimal-invasive
bildgeführte
Interventionen dem Arzt eine Arbeit mit minimalen Verletzungen des
Patienten. Dies verringert nicht nur die klinischen Kosten. Es verringert
auch die Gefahr von Komplikationen und besitzt einen positiven kosmetischen
Effekt.
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Die
Genauigkeit und Schnelligkeit, mit der ein medizinisches Instrument,
wie beispielsweise eine Punktionsnadel oder eine Fräse, im Körper des Patienten
plaziert wird, hängt
in hohem Maße
von dem Können
des Radiologen ab. Insbesondere erfordert ein solcher Vorgang ein
hohes Maß an
Erfahrung. Oft ist eine Vielzahl von Kontrollscans erforderlich,
um die exakte Position des Instrumentes zu bestimmen und gegebenenfalls
zu korrigieren, bis sich das Instrument an dem gewünschten
Zielpunkt befindet. Dies ist insbesondere bei solchen Anwendungen erforderlich,
bei denen eine falsche Position des Instrumentes zu lebensbedrohlichen
Zuständen
beim Patienten führen
kann. Die häufigen
Kontrollscans verlängern
nicht nur die Dauer des Eingriffs, sondern erhöhen auch die Strahlungsdosis
für den
Patienten.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den für eine medizinische Navigation
bei perkutanen Interventionen erforderlichen Zeitaufwand zu verringern.
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Diese
Aufgabe wird durch ein System zur medizinischen Navigation nach
Anspruch 1 gelöst. Das
System weist erfindungsgemäß auf: Mittel
zum Erstellen eines räumlichen
Strukturbildes eines Objektes, Mittel zum Erstellen wenigstens zweier
Projektionsbilder eines medizinischen Instrumentes innerhalb des
Objektes aus unterschiedlichen Winkeln, und eine Vorrichtung zum
Darstellen der durch die Projektionsbilder definierten Position
des medizinischen Instrumentes in dem räumlichen Strukturbild.
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Dieses
System ist insbesondere ausgebildet zur Durchführung eines Verfahren zur medizinischen Navigation
mit den folgenden Schritten: Erstellen eines räumlichen Strukturbildes eines
Objektes, Erstellen wenigstens zweier Projektionsbilder eines medizinischen
Instrumentes innerhalb des Objektes aus unterschiedlichen Winkeln,
und Darstellen der durch die Projektionsbilder definierten Position
des medizinischen Instrumentes in dem räumlichen Strukturbild.
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Unter
einem räumlichen
Strukturbild wird ein dreidimensionales Bild (3D-Bild) verstanden,
welches die räumliche
Struktur eines zu untersuchenden Objektes abbildet. Dies kann beispielsweise
durch ein tomographisches Verfahren, wie Computertomographie (CT),
erfolgen, bei dem das Objekt in einer Serie paralleler Schnittbilder
dargestellt wird. Dabei entspricht jeder Bildpunkt eindeutig einem
Punkt im aufgenommenen Objekt. Die Darstellung ist mit anderen Worten überlagerungsfrei.
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Unter
einem Projektionsbild wird ein Schattenbild verstanden, wie es in
einem Projektionsverfahren, beispielsweise bei einer klassischen
Röntgenuntersuchung,
angewendet wird. Dabei überlagern
sich die Strukturen des Objektes, wenn sie im Strahlengang hintereinander
liegen (2D-Bild).
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Unter
einem medizinischen Instrument wird jede für eine Intervention geeignete
Vorrichtung verstanden. Dazu zählen
insbesondere Instrumente im engeren Sinne, wie beispielsweise Punktionsnadeln oder
dergleichen, und Instrumente im weiteren Sinne, wie beispielsweise
Implantate, Hilfsmittel und dergleichen.
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Der
Erfindung liegt die Idee zugrunde, zur Positionsbestimmung eines
medizinischen Instrumentes in dem Objekt keine (weiteren) aufwendigen dreidimensionalen
Strukturbilder, sondern schnell und einfach erstellbare Projektionsbilder
zu verwenden. Um die Position des Instrumentes einfach anzuzeigen,
wird darüber
hinaus das bereits vorhandene dreidimensionale Strukturbild herangezogen.
Eine grundlegende Idee der Erfindung besteht mit anderen Worten
in der Kombination eines zuvor aufgenommenen dreidimensionalen Strukturbildes
mit einer Information über
die aktuelle Lage des medizinischen Instrumentes, die durch Projektionsbilder
definiert ist. Die Position des Instrumentes wird also in dem räumlichen
Strukturbild angezeigt.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird eine einfache Navigation bei perkutanen
Interventionen möglich.
Fehler beim Führen
und Positionieren von medizinischen Instrumenten können verhindert
bzw. frühzeitig
erkannt werden. Gegenüber
anderen Lösungen
zeichnet sich die Erfindung insbesondere dadurch aus, daß zeitaufwendige
Kontrollaufnahmen von 3D-Strukturbildern
vermieden werden. Von Vorteil ist weiterhin, daß, wenn Röntgenverfahren eingesetzt werden,
sich die Strahlenbelastung des Objektes vermindert.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß keinerlei Positionsmarkierungen
(Marker) oder dergleichen an dem medizinischen Instrument angebracht
werden müssen.
Dies vereinfacht die Handhabung des Instrumentes. Das Verfahren
kann mit allen herkömmlichen
Instrumenten verwendet werden. Selbstverständlich ist es jedoch möglich, derartige Marker
zu verwenden, etwa wenn die Erfindung in Kombination mit anderen
Navigationsverfahren eingesetzt werden soll.
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Vorteilhafte
Ausführungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Grundsätzlich können bei
der Erfindung verschiedene bildgebende Verfahren eingesetzt werden.
Auch eine Kombination unterschiedlicher bildgebender Verfahren ist
möglich.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Mittel zum Erstellen
des räumlichen
Strukturbildes des Objektes und/oder die Mittel zum Erstellen der
wenigstens zwei Projektionsbilder ein Röntgengerät umfassen, so daß ein Röntgenverfahren
zur Bildgebung verwendet wird. Damit wird ein bildgebendes Verfahren
eingesetzt, daß besonders
leistungsfähig
und universell einsetzbar ist. Vorzugsweise wird das Röntgengerät für die Erstellung
beider Bilderarten (Strukturbild und Projektionsbild) verwendet.
Jedoch kann insbesondere das räumliche
Strukturbild auch durch ein anderes bildgebendes Verfahren erstellt
werden, bspw. durch Magnetresonanztomographie oder dergleichen.
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Als
Röntgengerät wird dabei
in einer Ausführungsform
der Erfindung ein C-Bogen-Röntgengerät verwendet.
Derartige Röntgengeräte zeichnen
sich u.a. durch ihre im Vergleich zu herkömmlichen CT-Röntgengeräten niedrigeren
Kosten und die einfache Handhabung aus. Neben herkömmlichen C-Bogen-Röntgengeräten, die mit einer Röntgenstrahlenquelle
ausgestattet sind, und mit denen die Aufnahme der wenigstens zwei
Projektionsbilder in einem rotierenden Betriebsverfahren erfolgt,
ist die Verwendung eines C-Bogen-Röntgengerätes mit wenigstens zwei Röntgenstrahlenquellen
(biplanare Anordnung) von Vorteil. Denn dadurch ist ein Simultanbetrieb,
also die gleichzeitige Aufnahme mehrerer Projektionsbilder, möglich, wodurch
sich der für
die Lagebestimmung des medizinischen Instrumentes erforderliche
Zeit verringert. Die Lagebestimmungen des Instruments (Kontrollscans)
können
somit auch in Echtzeit und kontinuierlich durchgeführt werden. Unter
kontinuierlichen Kontrollscans werden dabei insbesondere in regelmäßigen Abständen durchgeführte Aufnahmen
mit gepulster Strahlung (und damit geringer Strahlungsbelastung)
oder kontinuierliche Aufnahmen mit konstanter Strahlung verstanden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird als Röntgengerät ein CT-Röntgengerät verwendet.
Neben herkömmlichen
CT-Röntgengeräten, die
mit einer Röntgenstrahlenquelle
ausgestattet sind, und mit denen die Aufnahme der wenigstens zwei
Projektionsbilder in einem rotierenden Betriebsverfahren erfolgt,
ist auch hier die Verwendung eines CT-Röntgengerätes mit wenigstens zwei Röntgenstrahlenquellen
besonders vorteilhaft. Mit einer solchen biplanaren Anordnung ist
auch das CT-Röntgengerät in einem
Simultanbetrieb betreibbar. Mit anderen Worten kann durch das Zusammenschalten mehrerer
Röntgenstrahlenquellen
eine Untersuchung gleichzeitig in mehreren Ebenen erfolgen. Von Vorteil
hierbei ist, daß die
für die
Lagebestimmung des medizinischen Instrumentes erforderliche Zeit noch
einmal deutlich verringert wird und Echtzeit-Kontrollscans sowie
eine kontinuierliche Kontrolle durchgeführt werden können.
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Sowohl
bei der Verwendung eines C-Bogen-Röntgengerätes als auch bei der Verwendung eines
CT-Röntgengerätes sind
die Röntgengeräte, wenn
lediglich eine einzige Röntgenstrahlenquelle vorhanden
ist (rotierender Betrieb), vorzugsweise derart ausgebildet, daß der Abstand
zwischen zwei Einzelaufnahmen unter einer Sekunde liegt. Damit ist eine
sehr schnelle Durchführung
der Projektionsaufnahmen und damit eine sehr schnelle Lagebestimmung
des medizinischen Instrumentes möglich.
Dies führt
zu einer verringerten Untersuchungsbelastung für das zu untersuchende Objekt.
Es ist grundsätzlich möglich, daß beispielsweise
das räumliche
Strukturbild des Objektes unter Verwendung eines CT-Röntgengerätes und
die Projektionsbilder unter Verwendung eines C-Bogen-Röntgengerätes erstellt
werden. Vorzugsweise wird jedoch für beide Bilderarten (Strukturbild
und Projektionsbild) ein und dasselbe Röntgengerät verwendet. So kann ein Patiententransport
zwischen verschiedenen Geräten
vermieden werden. Dies ist möglich,
da zum einen CT-Röntgengeräte neben
dreidimensionalen Strukturbildern auch herkömmliche Projektionsbilder (2D-Aufnahmen)
erstellen können
und zum anderen auch C-Bogen-Röntgengeräte derart
ausgestaltet sein können,
daß sie
neben Projektionsbildern auch CT-Aufnahmen (3D-Aufnahmen) erstellen
können.
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Das
erfindungsgemäße System
umfaßt
in einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung eine Datenverarbeitungseinheit mit einer Anzahl von Funktionsmodulen,
wobei jedes Funktionsmodul ausgebildet ist zur Durchführung einer
bestimmten Funktion oder einer Anzahl bestimmter Funktionen gemäß dem beschriebenen
Verfahren. Insbesondere ist die Vorrichtung zum Darstellen der durch
die Projektionsbilder definierten Position des medizinischen Instrumentes
in dem räumlichen
Strukturbild als ein solches Funktionsmodul ausgebildet.
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Bei
den Funktionsmodulen kann es sich um Hardwaremodule oder Softwaremodule
handeln. Mit anderen Worten kann die Erfindung, soweit es die Datenverarbeitungseinheit
betrifft, entweder in Form von Computerhardware oder in Form von
Computersoftware oder in einer Kombination aus Hardware und Software
verwirklicht werden. Soweit die Erfindung in Form von Software verwirklicht
ist, wird die hier beschriebene Funktionalität des Systems durch Computerprogrammanweisungen
realisiert, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner ausgeführt wird.
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Die
Computerprogrammanweisungen sind dabei auf an sich bekannte Art
und Weise in einer beliebigen Programmiersprache verwirklicht und
können
der Datenverarbeitungseinheit in beliebiger Form bereitgestellt
werden, beispielsweise in Form von Datenpaketen, die über ein
Rechnernetz übertragen
werden, oder in Form eines auf einer Diskette, einer CD-ROM oder
einem anderen Datenträger
gespeicherten Computerprogrammprodukts.
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Unter
dem Darstellen der durch die Projektionsbilder definierten Position
des medizinischen Instrumentes in dem räumlichen Strukturbild wird
in einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung kein Darstellen im Sinne einer optischen Anzeige,
sondern ein Bereitstellen der Lageposition in dem Datensatz des
räumlichen
Strukturbildes verstanden. Das Bereitstellen der Lageinformationen
kann dabei unmittelbar erfolgen oder aber die Lageinformationen werden
zunächst
in einem Datenspeicher abgelegt, aus dem sie anschließend wieder
ausgelesen werden können.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung dient die so bereitgestellte Information zur Lage des
medizinischen Instrumentes zur automatischen Führung des medizinischen Instrumentes
unter Verwendung eines geplanten Zugangsweges zu einem Zielpunkt.
Damit ist eine automatische Positionskontrolle und ggf. eine automatische
Korrektur der Instrumentenführung
möglich.
Selbstverständlich
ist zugleich auch eine Anzeige der Lageposition auf einem Bildschirm
oder dergleichen möglich.
Eine entsprechende Vorrichtung umfaßt neben einer Datenübertragungseinheit
zum Empfang der Lageinformationen von der Datenverarbeitungseinheit
u.a. Steuermodule zur Steuerung von Roboterelementen oder dergleichen
und Antriebsmodule zum Antrieb der Roboterelemente.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung werden Projektionsbilder zum Feststellen einer Bewegung
des Objektes verwendet. Dabei können unmittelbar
aufeinander folgende Projektionsaufnahmen, also insbesondere zwei
oder mehr während
eines Kontrollscans zur einmaligen Positionsbestimmung des medizinischen
Instrumentes durchgeführte Projektionsaufnahmen,
ebenso verwendet werden wie zeitlich weiter auseinander liegende
Projektionsaufnahmen, beispielsweise Projektionsbilder eines ersten
Kontrollscans und Projektionsaufnahmen eines zweiten, späteren Kontrollscans.
Eine Kontrolle, ob das Objekt sich bewegt hat, erfolgt dabei vorzugsweise
durch ein Vergleichsverfahren, insbesondere durch Subtraktion der
verwendeten Projektionsaufnahmen.
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Die
Bewegungsfeststellung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe entsprechender
Computerprogrammanweisungen eines Computerprogramms, das zur Ausführung auf
einer Datenverarbeitungseinheit ausgebildet ist. Mit Hilfe der Bewegungsfeststellung
können,
wenn es sich bei dem Objekt um einen Patienten handelt, beispielsweise
Verschiebung von Hochkontraststrukturen (Rippen, Wirbelsäule, Instrument etc.)
sowie Verschiebungen der Außenkontur
des Patienten auf einfache Art und Weise erkannt werden. Darüber hinaus
ist es möglich,
die Bewegungsfeststellung mit anderen System- bzw. Verfahrenskomponenten,
wie beispielsweise einer Bild-zu-Patient-Registrierung
oder einer automatischen Führung des
medizinischen Instrumentes, zu koppeln.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist das Röntgengerät ausgebildet
zum Anpassen der Röntgenstrahlung
während
des Erstellens der Projektionsbilder. Insbesondere erfolgt in diesem eine
Anpassung des Strahlenfeldes derart, daß die an das Objekt abgegebene
Strahlungsdosis während der
Projektionsaufnahmen minimal ist. Hierzu weist das Röntgengerät vorzugsweise
eine Ansteuereinrichtung zur strahlungsdosis-minimierten Ansteuerung
der Röntgenstrahlungsquellen
während
der Projektionsaufnahmen auf.
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Grundsätzlich kann
die vorliegende Erfindung mit einer Vielzahl weiterer Verbesserungen kombiniert
werden. Insbesondere ist es möglich,
die vorliegende Erfindung mit rechnergestützten Navigationssystemen zu
koppeln derart, daß das
Navigationssystem die Positionsdaten des medizinischen Instrumentes
als Eingangsdaten aufnimmt und für
die Navigation verwendet.
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Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn das Darstellen der Position des
medizinischen Instrumentes in dem räumlichen Strukturbild in Echtzeit
erfolgt. Die Erfindung betrifft somit insbesondere ein System und
ein Verfahren zur Echtzeitverfolgung eines sich in einem Objekt
bewegenden medizinischen Instrumentes.
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Unter
einer solchen Echtzeit-Verfolgung wird ein System bzw. ein Verfahren
verstanden, bei dem die Lageposition des Instrumentes innerhalb
eines vorher fest definierten Zeitintervalls, also vor dem Erreichen
einer bestimmte Zeitschranke, angegeben wird. Dabei müssen jedoch
nicht zwingend „harte" Echtzeitanforderungen,
d.h. strikte Zeitvorgaben, eingehalten werden. Auch eine verzögert bereitgestellte
Lageinformation kann von dem Anwender noch verwertet werden. Es
handelt sich also mit anderen Worten vorzugsweise um ein Echtzeit-Verfahren
mit „weichen" Echtzeitanforderungen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei
zeigen:
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1 eine
Blockdarstellung eines erfindungsgemäßen Systems,
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2 eine
Darstellung eines C-Bogen-Röntgengerätes zur
Verwendung in dem erfindungsgemäßen System,
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3 eine
Darstellung eines CT-Röntgengerätes zur
Verwendung in dem erfindungsgemäßen System,
und
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4 eine
Darstellung der verschiedenen Bilderarten (Strukturbild, Projektionsbilder,
Ergebnisbild).
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Sämtliche
Figuren zeigen die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren
wesentlichen Bestandteilen. Beispielsweise sind Stromversorgungseinheiten,
Antriebssysteme, Ständer
und dergleichen nicht im einzelnen abgebildet.
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In 1 ist
die Struktur eines erfindungsgemäßen Systems 1 zur
röntgenbildunterstützten medizinischen
Navigation verdeutlicht. Das System 1 umfaßt ein Röntgengerät 2 zum
Erstellen eines räumlichen
Strukturbildes eines Objektes, insbesondere eines auf einem Patiententisch 3 liegenden
Patienten 4 und zum Erstellen wenigstens zweier Projektionsbilder
eines medizinischen Instrumentes 5 innerhalb des Objektes 3 aus
unterschiedlichen Winkeln.
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Darüber hinaus
umfaßt
das System 1 eine mit dem Röntgengerät 2 über eine
Datenleitung verbundene Datenverarbeitungseinheit 6, an
die ein Anzeigegerät 7 angeschlossen
ist. Bei der Datenverarbeitungseinheit 6 handelt es sich
um die durch ein entsprechendes Computerprogramm 12 ergänzte und
damit modifizierte Standard-Steuereinheit des Röntgengerätes 2. Als Anzeigeeinheit 7 dient
ein berührungssensitiver
Bildschirm (touch screen), welcher zugleich als Benutzerschnittstelle
zur Bedienung der Steuereinheit dient. Datenverarbeitungseinheit 6 und
Anzeigeeinheit 7 dienen zum Darstellen der durch die Projektionsbilder
definierten Position des medizinischen Instrumentes 5 in
dem räumlichen Strukturbild.
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In
einem Ausführungsbeispiel
wird als Röntgengerät 2 ein
C-Bogen-Röntgengerät 2' mit zwei Röntgenröhren 8 sowie
zwei Röntgendetektoren 9 in einer
biplanaren Anordnung verwendet, siehe 2. Die Art
der Röntgenröhren 8 und
-detektoren 9 spielen dabei für die Erfindung nur eine untergeordnete Rolle.
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Der
Arbeitsablauf ist wie folgt: Zunächst
wird mit Hilfe des C-Bogen-Röntgengerätes 2' in an sich bekannter
Art und Weise ein räumliches
Strukturbild des Patienten 4 erstellt. Hierzu führen die
Röntgenröhren 8 und
-detektoren 9 entsprechend dem Aufbau des C-Bogens Bewegungen
um die Rotationsachse, im Regelfall um die Längsachse des Patiententisches 3 aus.
Alternativ hierzu können
selbstverständlich
auch schräge
Schichten aufgenommen werden. Das Strukturbild 11 zeigt
die Anatomie des Patienten 4, beispielsweise dessen innere
Organe, vgl. 4. Die Ansteuerung des C-Bogen-Röntgengerätes 2' erfolgt entsprechend der beschriebenen Arbeitsweise
durch die in der Datenverarbeitungseinheit 6 realisierte
Steuereinheit mit Hilfe eines Computerprogramms in an sich bekannter
Art und Weise.
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Während der
sich anschließenden
perkutanen Intervention, die ein Arzt anhand des Strukturbildes 11 durchführt, werden
je nach Bedarf zu Kontrollzwecken weitere Röntgenbildaufnahmen mit Hilfe des
C-Bogen-Röntgengerätes 2' erstellt. Hierzu
werden jeweils zwei Projektionsbilder 13, 14 aus
verschiedenen Winkeln α1, α2 aufgenommen, wobei der Patient 4 vorzugsweise
in seiner Position verbleibt. Dabei handelt es sich beispielsweise
um eine anterior-posteriore und eine laterale Aufnahme. Die Winkel α1, α2 sind
in den Figuren relativ zu einer Ausgangsposition 10 vereinfacht
dargestellt. Die Aufnahme der beiden Projektionsbilder 13, 14 erfolgt
automatisch und jeweils simultan mit Hilfe der beiden Röntgenröhren 8 und
-detektoren 9. Jede Röntgenröhre 8 erzeugt
hierbei jeweils ein Röntgenstrahlenbündel 14, das
den Patienten 4 durchdringt. Auf der Detektorebene 16 des
Röntgendetektors 9 entsteht
jeweils ein Schattenbild als Ergebnis der Absorption der Röntgenstrahlen
durch den Körper
des Patienten 4.
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Alternativ
können
die beiden oder mehr Projektionsaufnahmen an einem C-Bogen-Röntgengerät mit nur
einer einzelnen Röntgenröhre (hier
nicht dargestellt) während
der Rotation in sehr geringem zeitlichen Abstand aufgenommen werden.
Ein solches Ein-Röhren-C-Bogen-Röntgengerät ist dabei
vorzugsweise derart ausgebildet, daß der Abstand zwischen zwei
Einzelaufnahmen unter einer Sekunde liegt.
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Die
Projektionsbilder 13, 14 zeigen jeweils nur einen
Ausschnitt des Patienten 4. Dabei wird durch den Arzt oder
automatisch durch die Steuereinheit ein Patientenbereich ausgewählt, in
dem sich das zu ortende medizinische Instrument 5 befindet. Die
Ansteuerung des C-Bogen-Röntgengerätes 2', insbesondere
die Auswahl der Winkel, aus denen die Projektionsbilder 13, 14 aufgenommen
werden, erfolgt wiederum durch die in der Datenverarbeitungseinheit 6 realisierte
Steuereinheit mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Software-Funktionsmoduls
des Computerprogramms 12.
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In
jedem Projektionsbild 13, 14 ist das auf die Detektorebene 16 des
Röntgendetektors 9 projizierte Abbild 17 des
Instrumentes 5 abgebildet, vgl. 4. Aus den
beiden aus unterschiedlichen Winkeln aufgenommenen Projektionsbildern 13, 14,
genauer gesagt, aus den durch den Röntgendetektor 9 entsprechend
dem Projektionsbild 13, 14 erzeugten und der Datenverarbeitungseinheit 6 zugeführten elektrischen
Bildsignalen, wird durch die Datenverarbeitungseinheit 6 in
Kenntnis und unter Verwendung der Winkelangaben α1, α2 automatisch
die tatsächlich
Position und Lage des medizinischen Instrumentes 5 im Körper des
Patienten 4 bestimmt. Hierzu umfaßt die Datenverarbeitungseinheit 6 ein
weiteres erfindungsgemäßes Software-Funktionsmodul
des Computerprogramms 12, in dem entsprechende Algorithmen zur
Bilddatenverarbeitung und Positionsberechnung implementiert sind.
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Anschließend wird
das medizinische Instrument 5 in das von der Anzeigeeinheit 7 angezeigte räumliche
Strukturbild orts- und
lagegenau automatisch eingeblendet, wodurch sich ein Ergebnisbild 18 ergibt,
vgl. 4. Die durch die Projektionsbilder 13, 14 definierte
Position des medizinischen Instrumentes 5 wird mit dem
räumlichen
Strukturbild 11 überlagert.
Dieser Vorgang ist in 4 durch die Pfeile 19 symbolisiert.
Der den Patienten 4 behandelnde Arzt kann diese unmittelbare
Positionsangabe zur Kontrolle der Intervention und ggf. zur Korrektur
der Instrumentenlage nutzen. Die Einblendung erfolgt automatisch
und unmittelbar nach der Erstellung und Auswertung der Projektionsbilder 13, 14 (in
Echtzeit), wobei das Instrument 5 vorzugsweise in Form
eines Instrumentensymbols angezeigt wird. Auch hierzu umfaßt die Datenverarbeitungseinheit 6 ein
weiteres erfindungsgemäßes Software-Funktionsmodul.
Dieses Funktionsmodul führt
insbesondere die Bild-zu-Patient-Registrierung
durch. Hierzu werden Informationen verwendet, die durch die Röntgenaufnahmen
und ggf. durch weitere vorhergehende Verfahrensschritte (bspw. optische
Lokalisierung des Patienten etc.) bereitgestellt werden. Für eine einfache
Registrierung ist die Lage des Patienten 4 während des
Verfahrens vorzugsweise fix. Insbesondere befindet sich der Patient 4 auf
einem Patiententisch 3, mit welcher der Patient 4 auf
eine definierte Art und Weise von einer ersten Position (Interventionsposition)
in eine zweite Position (Röntgenposition)
und zurück überführt werden
kann. Die Bewegung des Patienten ist in 1 durch
den Pfeil 21 symbolisiert.
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Sämtliche
Bild- und sonstige Informationen, die während der erfindungsgemäßen Verfahrens
erhalten werden, können
unmittelbar verarbeitet (und optional anschließend gespeichert) oder aber
zunächst
in einem Datenspeicher der Datenverarbeitungseinheit 6 gespeichert
und in einem weiteren Schritt wieder ausgelesen und weiterverarbeitet
werden.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
wird als Röntgengerät ein CT-Röntgengerät 2'' mit zwei Röntgenröhren 8 sowie zwei
Röntgendetektoren 9 in einer
biplanaren Anordnung verwendet, siehe 3. Der Arbeitsablauf
ist mit dem Arbeitsablauf des in 2 beschriebenen
C-Bogen-Röntgengerätes im wesentlichen
identisch. Handelt es sich bei dem CT-Röntgengerät um ein
rotierendes Ein-Röhren-CT-Röntgengerät (nicht
abgebildet), so ist dieser vorzugsweise ebenfalls derart ausgebildet,
daß der Abstand
zwischen zwei Einzelaufnahmen unter einer Sekunde liegt.
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- 1
- System
- 2
- Röntgengerät
- 3
- Patiententisch
- 4
- Patient
- 5
- medizinisches
Instrument
- 6
- Datenverarbeitungseinheit
- 7
- Anzeigegerät
- 8
- Röntgenröhre
- 9
- Röntgendetektor
- 10
- Ausgangsposition
- 11
- Strukturbild
- 12
- Computerprogramm
- 13
- Projektionsbild
- 14
- Projektionsbild
- 15
- Röntgenstrahlenbündel
- 16
- Detektorebene
- 17
- Abbild
- 18
- Ergebnisbild
- 19
- Überlagerungsvorgang
- 20
- (frei)
- 21
- Positioniervorgang