DE3510692C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum nicht-rekonstruktiven Bestimmen der dreidimensionalen Position eines interessierenden Punktes in einem Körper.

Herkömmliche Röntgenstrahl-Abbildungstechniken erzeugen eine Schattenansicht eines zu prüfenden Körpers. Eine derartige Ansicht enthält jedoch keine ausreichende Information, um die Tiefe eines gegebenen, interessierenden Punktes im Körper zu bestimmen. Ferner ist es häufig nicht möglich, kleine Gegenstände zu unterscheiden, weil sie durch die Struktur größerer, darüberliegender, strahlungsundurchlässiger Gegenstände, z. B. Knochen, verdunkelt oder abgedeckt sind. Diese Nachteile haben zur Entwicklung von Körperschnitt-Radiographiesystemen geführt, die als Röntgenstrahltomographie bekannt sind.

Die herkömmliche radiographische Quer-Tomographie versucht ebene Abschnitte oder Scheiben zu betrachten, die senkrecht zur Achse eines Patienten liegen. Bei derartigen Systemen werden eine Strahlungsquelle und eine zugeordnete Detektorvorrichtung in einer Ebene um einen zu prüfenden Körper gedreht, um die Absorption des Körpers an jeder einer Vielzahl von Winkelpositionen zu messen. Unter Verwendung einer Anzahl von bekannten Rekonstruktions-Algorithmen für die Daten, die bei der Abtastung des Patienten erhalten werden, wird eine zweidimensionale Verteilung der Absorptionskoeffizienten für eine Scheibe berechnet, die durch die Ebene definiert ist, in der die Quelle und die Detektoren gedreht werden.

Die vorbeschriebenen Röntgenstrahl-Abbildungstechniken machen die Übertragung von ionisierender Strahlung durch den zu prüfenden Körper erforderlich. Um die auf einen Patienten einwirkende Strahlungsdosis so gering wie möglich zu halten, werden in bestimmten Anwendungsfällen alternative Abbildungssysteme verwendet, die die Strahlungsbelastung verringern. Ein derartiges alternatives Abbildungssystem ist die mit Einzelphotonenemission arbeitende computergesteuerte Tomographie (ECT). Um einen ECT-Vorgang auszuführen, wird dem Patienten zuerst eine Substanz injiziert, die an sich unschädlich ist, z. B. eine der natürlichen Substanzen des Körpers, und die mit einer radioaktiven Sonde, einem Fühler oder einem Radioisotop markiert ist. Diese Sonde hat vorzugsweise eine kurze Halbwertdauer, so daß eine sehr geringe Strahlung im Körper verbleibt, nachdem die Prüfung durchgeführt worden ist. Die Sonde emittiert vorzugsweise Gammastrahlen, die nicht einfach vom Körper absorbiert werden, so daß ein wesentlicher Teil der Strahlung aus dem Körper austritt, statt von ihm absorbiert zu werden. Die Emission erfolgt vorzugsweise mit einem einzigen Energiepegel, so daß die Anzeige einfacher gestaltet und eine bessere Kenntnis über den Absorptionsfaktor des Körpergewebes, durch das die Gammastrahlen gelaufen sind, erzielt werden kann.

Als nächstes wird eine Gammakamera verwendet, um den Patienten abzutasten, wobei die Gammakamera um den Patienten herum in einer geschlossenen, üblicherweise kreisförmigen Umlaufbahn bewegt wird. Die kreisförmige Umlaufbahn ermöglicht beispielsweise, daß die Kamera eine Reihe von Messungen vornimmt, wobei jede Elementarfläche der Anzeigeoberfläche der Kamera einer kreisförmigen Umlaufbahn folgt, während die Anzeigeoberfläche dauernd senkrecht zum Radius gehalten wird; der Radius ist dabei als der Radiusvektor von der Rotationsachse zum Mittelpunkt der Kamera definiert. Die einfachste Rotation dieser Art ist natürlich die, in der die Rotationsachse mit der gewählten Achse des Koordinatensystems zusammenfällt.

Emissionsdaten, die erhalten werden, während die Kamera in einer bestimmten Winkelposition zur Rotationsachse angeordnet ist, stellen eine zweidimensionale Abbildung dar, die eine Ansicht des Patienten in der vorbestimmten Winkelposition repräsentiert. Derartige Daten werden in einem sogenannten Speicherbild (memory frame) gespeichert. Wenn ein Speicherbild für jeweils 3° Drehung der Gammakamera erhalten wird, werden 120 solcher Bilder mit der Kamera bei einem vollständigen Umlauf um den Patienten erhalten.

Verknüpfte Linien in jedem so erhaltenen Speicherbild stellen Daten dar, die einer einzigen Ebene senkrecht zur Rotationsebene der Kamera um den Patienten zugeordnet sind. Die Daten in solchen Linien sind somit analog den Ansichten, die erhalten würden, wenn eine Durchgangs- oder Transmissionsabtastung des Patienten in einer solchen Ebene ausgeführt würde. Durch Verarbeitung der in den Speicherbildern enthaltenen Daten unter Verwendung eines Rekonstruktionsalgorithmus ähnlich dem, der in der Durchgangs- oder Transmissionstomographie verwendet wird, werden Bilder von Querschnitten durch den Patienten an vielen unterschiedlichen axialen Stellen längs der Rotationsachse erhalten. Aufgrund der Natur der ECT-Technik selbst und auch aufgrund von Annahmen, die in bezug auf den Rekonstruktionsalgorithmus gemacht werden, haben die erhaltenen Querschnittsbilder eine verhältnismäßig schlechte Qualität. Während die Verwendung der ECT-Technik zur Erzielung von Daten die auf einen Patienten einwirkende Strahlungsdosis im Vergleich zur Verwendung der Transmissionstomographie verringert, erlauben die rekonstruierten Querschnittsabbildungen, die aus den so erhaltenen Daten erzeugt werden, nicht eine interessierende Stelle im Patienten exakt zu lokalisieren, und ermöglichen nicht, die Dichte der radioaktiven Materie an dieser Stelle quantitativ zu schätzen.

Aus der US-PS 42 59 725 ist eine elektronische Schaltung bekannt, mit der eine Mehrzahl von Cursoren in stationären CT-Bildern plaziert werden. Diese Cursoren können im Speicher gespeichert und verwendet werden, um interessierende Punkte für den Betrachter des dargestellten Bildes besonders hervorzuheben. Anstatt den Cursor auf den interessierenden Punkt in der Mehrzahl von Bildern zu positionieren, damit dieser interessierende Punkt lokalisiert wird, werden viele Cursoren mit interessierenden Punkten in einem einzigen Bild verknüpft. Der Cursor wird dabei nicht zum automatischen Auslesen der x-, y-, z-Koordinaten verwendet. Des weiteren wird hierbei ein stationäres Bild benutzt.

Aus der US-PS 43 02 675 ist eine ECT-Kamera in Verbindung mit einem rotierenden Schräg-Kollimator bekannt, um ein dreidimensionales Modell zu erzielen. Der Einsatz eines Cursors zum Lokalisieren eines interessierenden Punktes ohne Rekonstruktion des Bildes läßt sich hieraus nicht entnehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Genauigkeit zu erhöhen, mit der ein interessierender Punkt innerhalb eines Körpers unter Verwendung von Daten, die mit der ECT-Technik oder einer entsprechenden Technik erhalten werden, lokalisiert werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 5 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung wird in interessierender Punkt in einem Körper durch sequentielles und wiederholtes Darstellen eines Satzes von zweidimensionalen Ansichten des Körpers bei aufeinanderfolgend unterschiedlichen Winkelpositionen in bezug auf eine zentrale Rotationsachse lokalisiert. Es wird dabei ein Punkt im Körper ausgewählt, ein Cursor wird in jedem Satz von Ansichten entsprechend dem Punkt gesetzt und die räumliche Lage des ausgewählten Punktes relativ zu einem Bezugskoordinatensystem wird bestimmt. Der Cursor wird nun so lange bewegt, bis der ausgewählte Punkt sich mit dem interessierenden Punkt deckt. Zur Bestimmung, ob diese Situation aufgetreten ist, werden die Ansichten nacheinander zur Anzeige gebracht; wenn der Cursor für einen Beobachter sich mit dem interessierenden Punkt, jedoch nicht relativ zu dem interessierenden Punkt von Ansicht zu Ansicht zu bewegen scheint, fällt der ausgewählte Punkt mit dem interessierenden Punkt zusammen.

Die zweidimensionalen Ansichten des Körpers werden durch die verschiedenen Speicherbilder aufgebaut, die während der kreisförmigen Bewegung des Körpers durch eine Gammakamera erhalten werden. Wenn diese Ansichten nacheinander angezeigt werden, erscheint der Körper dem Betrachter als ein dreidimensionaler Gegenstand, der um eine Achse rotiert, die mit der Achse, um die die Gammakamera rotiert, kolinear ist. Ein Cursor wird in die Sichtanzeige eingesetzt und an einer bestimmten Stelle positioniert, z. B. mit einem Steuerhebel. Ein Prozessor berechnet die der drehenden Darstellung entsprechende Lage des Cursors in jeder Ansicht und macht eine entsprechende Eintragung in jedes Speicherbild. Damit wird die räumliche Lage eines von einem Bedienenden ausgewählten Punktes im Körper festgelegt, wenn die Ansichten nacheinander zur Anzeige gebracht werden. Nur wenn der Cursor einem Beobachter so erscheint, daß er sich mit einem interessierenden Punkt im Körper, jedoch nicht relativ dazu bewegt, fällt der Cursor mit dem interessierenden Punkt zusammen. Weil der Cursor von einem Computer erzeugt wird, sind die Koordinaten des interessierenden Punktes in bezug auf die scheinbare Rotationsachse des Körpers oder auf ein anderes Koordinatensystem bekannt. Mit dieser Information wird die tatsächliche Lage des interessierenden Punktes im Körper bestimmt. Diese Information ist direkt für einen Arzt oder indirekt durch Identifizieren des rekonstruierten Querschnittes, der den interessierenden Punkt oder die Stellung innerhalb des Querschnittes enthält, ausnutzbar.

Vorzugsweise ist der Cursor auf den interessierenden Punkt gesetzt, während die Darstellung der Ansichten in der Sichtanzeige sich in der vorbeschriebenen Weise bewegt. Wenn der Cursor mit dem interessierenden Punkt bei der gesamten Drehung des Körpers zusammenzufallen scheint, wird daraus gefolgert, daß der Cursor über dem interessierenden Punkt steht. Jede Relativbewegung zwischen dem Cursor und dem interessierenden Punkt zeigt ein Fehlen von Kongruenz an, die erfordert, daß der Bedienende die Position des Cursors sorgfältiger einstellt. Zum Lokalisieren des Cursors kann der Betrachter der Sichtanzeige die Rotation des Körpers bei der Ansicht anhalten, bei der der interessierende Punkt seinen maximalen Abstand von der scheinbaren Rotationsachse des Körpers erreicht hat. Die Sichtanzeige wird an der ausgewählten Ansicht "eingefroren". Die exakte Ansicht, bei der der maximale Abstand auftritt, kann dadurch identifiziert werden, daß die Speicherbilder rückwärts und vorwärts gerollt werden. Die Identifizierung des Speicherbildes liefert den Azimuth (R₀) der Gammakamera, bei welchem die Ebene des Detektorkopfes der Kamera parallel zu einer Ebene liegt, die den interessierenden Punkt enthält und durch die Rotationsachse der Kamera verläuft. Weiter kann dann der tatsächliche Abstand des interessierenden Punktes von der Rotationsachse r₀ und die Höhe z₀ des interessierenden Punktes gemessen längs der Rotationsachse gemessen werden. In bekannter Weise kann ein Cursor in dem identifizierten Speicherbild so angeordnet werden, daß er über dem interessierenden Punkt liegt, wodurch die Zylinderkoordinaten r₀, z₀, R₀ des interessierenden Punktes erhalten werden.

Vorzugsweise wird die Position des Cursors über eine Eingabe von Hand durch den Bedienenden festgelegt (z. B. über einen Steuerhebel und eine Tastatureingabe). Ein mit dem System verbundener Computer berechnet automatisch die der drehenden Darstellung entsprechende Lage des Cursors in jeder Ansicht, um den Cursor in jedem Bild zu zeigen. Damit wird die vom Bedienenden ausgewählte Position in jeder Ansicht dargestellt, wenn letztere in der Sichtanzeige erscheint. Wenn der Cursor mit dem interessierenden Punkt während der gesamten Drehung des Körpers zusammenzufallen scheint, kann der Cursor als den interessierenden Punkt kennzeichnend angesehen werden. Die Auslesung der Cursorposition ergibt die räumliche Lage des interessierenden Punktes.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung nach dem Patentanspruch 5 zum nicht-rekonstruktiven (nichtwiederaufbauenden) Bestimmen der dreidimensionalen Position eines interessierenden Punktes in einem Körper,

Fig. 2a einen zu prüfenden Körper, bei dem ein interessierender Punkt in einem Abschnitt des Körpers markiert ist, zusammen mit einer Abbildungsvorrichtung,

Fig. 2b Ansichten des interessierenden Punktes aus aufeinanderfolgenden Aufnahmewinkeln, die etwa um 90° voneinander versetzt sind,

Fig. 3 die Winkelbeziehung zwischen den Winkelansichten nach Fig. 2b,

Fig. 4 die Bewegung des interessierenden Punktes auf einem Sichtanzeigeschirm, wenn die vier Bilder der Fig. 2b auf dem Schirm nacheinander dargestellt werden, und

Fig. 5 die Technik des Stillsetzens drehenden Darstellung in der Sichtanzeige bei einer bestimmten Winkelansicht, nachdem das dargestellte Bild so gedreht ist, daß der interessierende Punkt einen maximalen Abstand von der scheinbaren Rotationsachse des dargestellten Bildes hat.

In Fig. 1 soll ein Körper 1 unter Verwendung einer Abbildungsvorrichtung 3 geprüft werden. Ist die Abbildungsvorrichtung 3 eine Gammakamera, wird sie zur Erzeugung eines Satzes von zweidimensionalen Ansichten des Körpers 1 bei aufeinanderfolgenden Winkelinkrementen um die Achse 5 verwendet. Diese Ansichten können dadurch erhalten werden, daß entweder der Körper 1 um die Achse 5 gedreht wird, während die Abbildungsvorrichtung 3 stationär gehalten wird, oder daß die Abbildungsvorrichtung 3 um den Körper 1 in einer geschlossenen Bahn, üblicherweise einer Kreisbahn, in bezug auf die Achse 5 bewegt wird. In jedem Fall ist die Abbildungsvorrichtung 3, die vorzugsweise eine zweidimensionale Bildebene 7 aufweist, welche dem Körper 1 zugewandt ist, in der Lage, eine Reihe von zweidimensionalen Ansichten des Körpers 1 zu erzeugen, wobei jedes Pixel (Bildelement) der Bildebene 7 der Abbildungsvorrichtung 3, die dem Körper 1 zugewandt ist, einer Kreisbahn folgt, und die Bildebene 7 dauernd senkrecht zum Radiusvektor von der Bewegungsachse 5 zur Abbildungsvorrichtung 3 gehalten wird. Der Radiusvektor ist als ein Vektor definiert, der senkrecht zur Bewegungsachse verläuft und der gegen die Kamera gerichtet ist. Die Bewegungsachse 5 kann ortsfest sein, sie kann sich aber auch periodisch während der Drehung in einer gewünschten vorbestimmten oder von dem Bedienenden gesteuerten Weise ändern.

Wenn die Abbildungsvorrichtung 3 eine Röntgenstrahlvorrichtung ist, wird ein Satz von zweidimensionalen Ansichten des Körpers 1 bei aufeinanderfolgenden Winkelinkrementen erzeugt, während, wenn eine Abbildungsvorrichtung 3 eine Transmissions- CT-Vorrichtung ist, ein Satz von nur eindimensionalen Ansichten des Körpers 1 bei aufeinanderfolgenden Winkelinkrementen erzeugt wird. Wenn solche nur eindimensionalen Ansichten einer ebenen Scheibe des Körpers erzeugt werden, sind die beschriebene Einrichtung und das beschriebene Verfahren in der Lage, die zweidimensionale Position eines interessierenden Punktes in einer ebenen Scheibe des Körpers zu bestimmen.

In der Anordnung nach Fig. 1 ist die Abbildungsvorrichtung 3 beispielsweise eine Gammakamera zum Messen der von dem Körper 1 emittierten Strahlung, nachdem der Körper mit einer Substanz, vorzugsweise einer für den Körper natürlichen Substanz, injiziert worden ist, die mit einer radioaktiven Sonde, z. B. einem Radioisotop, markiert ist. Es können auch andere Emissions-CT-Techniken (CT=Computer-Tomographie) mit Verwendung einer Gammakamera Anwendung finden, um einen Satz von zweidimensionalen Ansichten eines Körpers zu erzeugen, so daß das vorliegende Verfahren nicht auf die vorbeschriebene Emissions-CT-Technik beschränkt ist.

Zur Speicherung der von der Abbildungsvorrichtung 3 erzeugten Daten kann eine erste Speichervorrichtung 11 verwendet werden.

Die Sichtanzeigevorrichtung 9 nimmt Daten auf, die den vorbeschriebenen Satz von zweidimensionalen Ansichten repräsentieren, und wird zum aufeinanderfolgenden Anzeigen dieser zweidimensionalen Ansichten verwendet. Die Kombination aus menschlichem Auge und menschlichem Gehirn kann sehr einfach eine dreidimensionale Interpretation für diese sich ändernden zweidimensionalen Bilder auf der Sichtanzeige ergeben, so daß das angezeigte Bild um eine Achse zu rotieren scheint, die der tatsächlichen Achse 5 entspricht, um die der Körper 1 oder die Abbildungsvorrichtung 3 bewegt wird. Die Sichtanzeigevorrichtung 9 kann beispielsweise eine Filmleinwand mit einer Filmkamera sein.

Die Sichtanzeigevorrichtung 9 arbeitet mit einer Positionsanzeigevorrichtung 13 zusammen, die in der Lage ist, selektiv ein Pixel (Bildelement) oder eine Elementarfläche auf dem Sichtanzeigeschirm der Sichtanzeige 9 als Cursor zu markieren. Ein solcher Cursor kann so in eine beliebige Position auf der Sichtanzeige gebracht werden. Daten, die die Position des Cursors repräsentieren, werden dem Prozessor 15 zugeführt, der die der drehenden Darstellung entsprechende Lage dieser Position für jede Ansicht in dem Satz von zweidimensionalen Ansichten des Körpers, die von der Abbildungsvorrichtung 3 erzeugt werden, berechnet. Die Steuerschaltung 19 nimmt Daten auf, die diese berechneten Lagen aus dem Prozessor 15 repräsentieren, und arbeitet mit der Sichtanzeigevorrichtung 9 so zusammen, daß die berechneten Lagen des Cursors für jede Ansicht im Satz von zweidimensionalen Ansichten gleichzeitig mit der aufeinanderfolgenden Sichtanzeige der zweidimensionalen Ansichten auf der Sichtanzeige 9 dargestellt werden, so daß der Cursor synchron mit den aufeinanderfolgend angezeigten zweidimensionalen Ansichten des Sichtanzeigeschirmes zu rotieren scheint.

Die zweite Speichervorrichtung 17 kann verwendet werden, um den Ausgang aus dem Prozessor 15 zu puffern, bevor er in die Sichtanzeigeschaltung 19 geschickt wird.

Das beschriebene Verfahren ergibt eine nichtrekonstruktive Bestimmung der Position eines interessierenden Punktes in einem zu prüfenden Körper. Wie in Fig. 2 dargestellt, umfaßt ein solches Verfahren die Erzeugung eines Satzes von zweidimensionalen Ansichten eines Körpers 1 unter Verwendung der Abbildungsvorrichtung 3, z. B. einer Gammakamera, aus aufeinanderfolgenden Winkelinkrementen in bezug auf eine Bewegungsachse 5. Dieser Satz von zweidimensionalen Ansichten kann, wie weiter oben beschrieben, dadurch erzeugt werden, daß entweder der Körper 1 um die Achse 5 gedreht wird, während die Abbildungsvorrichtung 3 in einer fest vorgegebenen Position gehalten wird, oder dadurch, daß die Abbildungsvorrichtung 3 um den Körper 1 bewegt wird. Wie weiter oben ebenfalls erläutert, kann die Abbildungsvorrichtung 3 eine Röntgenstrahlvorrichtung sein, die zweidimensionale Ansichten erzeugt, oder aber eine herkömmliche Übertragungs-Kathodenstrahlvorrichtung, die einen Satz von eindimensionalen Ansichten einer ebenen Scheibe des Körpers erzeugt.

Das Verfahren wird in Verbindung mit einer Gammakamera erläutert, es ist jedoch in gleicher Weise mit entsprechenden Modifikationen sowohl für eine Röntgenstrahlvorrichtung als auch eine Übertragungs-Kathodenstrahlvorrichtung anwendbar.

In Fig. 2a stellt das Bezugssymbol "A" einen interessierenden Punkt innerhalb des Körpers 1 dar. Die Fig. 2b zeigt den Punkt "A" in vier unterschiedlichen Winkelansichten, die um 90° voneinander versetzt sind. Fig. 3 zeigt die Winkelbeziehung zwischen den vier Ansichten nach Fig. 2b. Fig. 4 stellt die Bewegung des Punktes "A" auf dem Schirm der Sichtanzeige 9 dar, wenn die vier Bilder nach Fig. 2b nacheinander auf dem Schirm dargestellt werden.

Wenn die Sichtanzeigevorrichtung 9 eine kinematische Vorrichtung mit einer Filmkamera ist, ergibt die Sichtanzeige in Form von Laufbildern sich ändernde zweidimensionale Abbildungen. Wenn die aufeinanderfolgenden Bilder zur Anzeige gebracht werden, scheint in den meisten Fällen der interessierende Punkt sich auf dem Schirm zu bewegen, weil er von unterschiedlichen Winkeln aus gesehen wird. Die einzige Ausnahme für diese Bewegung tritt auf, wenn der interessierende Punkt auf der Bewegungsachse der Abbildungsvorrichtung 3 oder der Drehachse des Körpers 1 angeordnet ist. Jeder Punkt innerhalb der zur Anzeige gebrachten Abbildung, der eine bestimmte Höhe über einer gewählten Nullhöhe ergibt, scheint sich nur längs einer Linie auf dieser bestimmten Höhe in dem Fall zu bewegen, bei dem senkrechte Kollimatoren mit parallelen Löchern bei einer Gammakamera verwendet werden. Der gleiche Effekt wird in einer herkömmlichen Übertragungs- CT-Vorrichtung (transmission CT device) erzielt, bei der die Quelle und der Detektor in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Darüber hinaus ist in bezug auf konventionelle Röntgenstrahlvorrichtungen dieser gleiche Effekt vergleichsweise einfach zu erreichen.

Bei dem beschriebenen Verfahren wird der Cursor dem interessierenden Punkt überlagert, während die Sichtanzeige sich bewegt, und der Prozessor berechnet und zeigt gleichzeitig die der drehenden Darstellung entsprechende Lage für den Cursor in jeder Ansicht an, derart, daß für jeden Punkt, auf den der Cursor bewegt wird, der Cursor sich synchron mit dem Körper zu drehen scheint. Eine direkte Berechnung der Cursorlage durch Notieren des Winkels oder der Zeitdauer, wo der interessierende Punkt am weitesten von der scheinbaren Drehachse entfernt erscheint, ergibt exakte Resultate. Es können auch Winkelansichten berechnet werden, für die kein tatsächliches Bild existiert, z. B. durch Interpolation zwischen den aufeinanderfolgenden, im Abstand versetzten Winkelansichten.

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens wird die drehende Darstellung in der Sichtanzeige stillgesetzt, wenn der interessierende Punkt einen maximalen Abstand von der scheinbaren Drehachse auf der Sichtanzeige zu erreichen scheint. Dies bestimmt die Winkelpositionskoordinate R des interessierenden Punktes. Eine bestimmte Winkelansicht oder ein bestimmtes Bild im Satz von zweidimensionalen Ansichten oder Bildern ist diesem Punkt zugeordnet. Dies ist deshalb der Fall, weil beispielsweise unter der Annahme, daß der interessierende Punkt in einer Ebene hinter der Ebene liegt, die parallel zu der Kameraöffnung liegt und die die Drehachse der Kamera oder des Körpers einschließt, und ferner unter der Annahme, daß die Sichtanzeigevorrichtung 9 eine zweidimensionale Ansicht darstellt, die den gewählten Nullbezugswinkel hat, der interessierende Punkt auf der Sichtanzeige an einer bestimmten Stelle längs der x-Achse erscheint, die näher an der Drehachse zu liegen scheint als wenn die Sichtanzeigevorrichtung 9 die bestimmte Ansicht des Objektes bei dem Winkel, der tatsächlichen den interessierenden Punkt einschließt, zeigt. Dies ist in Fig. 3 dargestellt, die die vier Bilder nach Fig. 2b zeigt. Obgleich die Fig. 2b und 3 insofern vereinfacht sind, als die aufeinanderfolgenden Ansichten nur um 90° voneinander versetzt sind, während in der Praxis die Winkelansichten üblicherweise einige wenige Grade, z. B. 3°-6° auseinander liegen, geben diese Figuren trotzdem das Prinzip wieder. So zeigt Fig. 4 die Ansicht des interessierenden Punktes für Ansichten in aufeinanderfolgenden Winkelwerten von 0°, 90°, 180° und 270°. Der interessierende Punkt "A" bei jedem dieser Winkel ist auf der Sichtanzeige in Fig. 4 markiert und scheint sich bei der drehenden Darstellung in einer harmonischen Bewegung zwischen den beiden Endpunkten zu bewegen. Den Bildern, die den Endpunkten zugeordnet sind, kann die Winkelposition des interessierenden Punktes "A" in bezug auf einen gewählten Nullbezugswinkel, wie vorstehend beschrieben, entnommen werden. Dies ist deshalb der Fall, weil der Winkel, um den sich die Bilder in der Sichtanzeige bewegen müssen, um diesen maximalen Abstand zu erzielen, die Winkelposition R für den interessierenden Punkt festlegt.

Als nächstes wird bei stillgesetzter Drehung der Ansichten in der Sichtanzeige bei dem Bild, das den interessierenden Punkt in dem vorgbeschriebenen maximalen Abstand von der scheinbaren Drehachse zeigt, mittels einer Positionsanzeigevorrichtung, die der Sichtanzeigevorrichtung zugeordnet ist, ein Cursor auf dem Schirm so weit bewegt, bis er über dem interessierenden Punkt liegt. Dies bestimmt zwei zusätzliche Koordinaten, nämlich r₀, den radialen Abstand von der scheinbaren Drehachse, und z₀, die Höhe über einer gewählten Nullhöhe.

Schließlich wird die drehende Darstellung der Ansichten in der Sichtanzeige wieder aufgenommen, wobei die Positionsanzeigevorrichtung mit dem Körper rotiert. Ein Rechner kann zur Berechnung der Lage des Cursors entsprechend der drehenden Darstellung für jede Ansicht verwendet werden, die jeweils einem Winkel R zugeordnet ist, unter dem von der Abbildungsvorrichtung aufgenommen wird. So wird ein Satz von Cursor-Lagen (R, r(R), Z₀) erzeugt, die den Ansichten überlagert werden. Die Wiederaufnahme der Drehung der Ansichten mit dem überlagerten Cursor ist erforderlich, um für den Benutzer sicherzustellen, daß die korrekte Lage des interessierenden Punkts genau bestimmt worden ist.

Der Cursor kann bewegt werden, indem ein Steuerhebel und eine Drucktaste, die der Positionsanzeigevorrichtung zugeordnet sind, verwendet wird. Beispielsweise steuert der Steuerhebel z₀ und r(R), während die Drucktaste R steuert. Andererseits kann die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Steuerhebels z₀ bestimmen, während die Drucktaste bestimmt, ob die Bewegung des Steuergriffes nach links oder rechts R₀ oder z₀ steuert. Zur Berechnung der Lage des Cursors für jede Ansicht wird ein Computer verwendet. Somit wird in jedem Augenblick ein ganzer Satz von Cursorlagen definiert, derart, daß der Benutzer den Cursor gemeinsam mit dem Körper und stets mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Körper rotierend wahrnimmt. Durch Ausrichten des Cursors nach dem interessierenden Punkt, während der Körper und der Cursor rotieren, steht eine exakte Lage (R₀, r(R₀) und z₀) für den interessierenden Punkt unmittelbar zur Verfügung. Dieses Verfahren ist vorteilhaft, weil R₀ gefunden werden kann, selbst wenn kein Bild bei genau diesem Winkel erhalten wurde.

Bezugspunkte können eingestellt werden, um die Nullbezugspunkte für das Koordinatensystem festzustellen, damit die räumliche Lage des interessierenden Punktes innerhalb des Körpers an inneren Punkten, z. B. der Spitze des Brustbeins, oder an äußeren Punkten, z. B. einer radioaktiven Markiervorrichtung definiert wird. Während sich das bevorzugte Verfahren zur Erzielung der Anfangskoordinaten auf ein vorbeschriebenes kugelförmiges Koordinatensystem bezieht, kann die Lage des interessierenden Punktes von diesen Kugelkoordinaten auf relative kartesische Koordinaten unter Verwendung bekannter mathematischer Algorithmen umgesetzt werden.

Wenn es erwünscht ist, ein zusammengesetztes Bild zu rekonstruieren, das den Satz von aufeinanderfolgenden Winkelansichten verwendet, besteht ein weiterer Vorteil der Erfindung darin, daß nach einer Rekonstruktion eine Markierung, z. B. ein Kreuz oder ein Pfeil, auf den Abschnitt gesetzt werden kann, bei dem z am nächsten dem Wert z₀ bei den Koordinaten (R₀, r₀) kommt. Dies erleichtert beispielsweise für einen Arzt die Aufgabe, Organe zu erkennen, die er auf der rotierenden Sichtanzeigevorrichtung oder Filmvorrichtung gesehen hat.

Claims (6)

1. Verfahren zum nicht-rekonstruktiven Bestimmen der dreidimensionalen Position eines interessierenden Punktes in einem Körper, bei dem

• a) mittels einer den Körper durchdringenden Strahlung ein Satz von zweidimensionalen Ansichten des Körpers aus aufeinanderfolgenden Azimuth-Winkeln bezüglich einer gegebenen Achse aufgenommen wird,
• b) der Satz von zweidimensionalen Ansichten in einer Speichervorrichtung gespeichert wird,
• c) einzelne zweidimensionale Ansichten auf einer Sichtanzeigevorrichtung aufeinanderfolgend und wiederholt dargestellt werden, so daß die Sichtanzeige den Körper um die gegebene Achse drehend zeigt,
• d) in der Sichtanzeige eine Cursor-Marke zum Markieren eines interessierenden Punktes gesetzt wird, deren Position in der Sichtanzeige für aufeinanderfolgende zweidimensionale Ansichten rechnerisch jeweils so verändert wird, daß sie sich synchron mit der Drehung des Körpers mitzudrehen scheint,
• e) die Position der Cursor-Marke so eingestellt wird, daß sie für jede Ansicht in dem Satz von zweidimensionalen Ansichten dem interessierenden Punkt im Körper überlagert bleibt, und
• f) aus dieser Position der Cursor-Marke die Lage des interessierenden Punktes im Körper ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehende Darstellung des Körpers in der Sichtanzeige bei der Ansicht angehalten wird, bei der der interessierende Punkt einen maximalen Abstand von der Drehachse der zweidimensionalen Ansichten hat, die nacheinander auf der Sichtanzeigevorrichtung zur Anzeige kommen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkellage der Ansicht innerhalb des Körpers bestimmt wird, bei der die drehende Darstellung des Körpers in der Sichtanzeige angehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Radial- und Höhenposition des interessierenden Punktes innerhalb des Körpers in der Ansicht bestimmt wird, bei der die drehende Darstellung des Körpers in der Sichtanzeige angehalten wird.

5. Einrichtung zum nicht-rekonstruktiven Bestimmen der dreidimensionalen Position eines interessierenden Punktes in einem Körper mit

• a) einer Abbildungsvorrichtung (3) zum Aufnehmen eines Satzes von zweidimensionalen Ansichten des Körpers (1) aus aufeinanderfolgenden Azimuth-Winkeln um eine gegebene Achse mittels einer den Körper durchdringenden Strahlung,
• b) einer Speichervorrichtung (11) zum Speichern der zweidimensionalen Ansichten des Körpers,
• c) einer Sichtanzeigevorrichtung (9) zum aufeinanderfolgenden und wiederholten Darstellen einzelner der zweidimensionalen Ansichten, so daß die Sichtanzeige den Körper um die gegebene Achse drehend zeigt,
• d) einer Positionsanzeigevorrichtung (13) zum Setzen einer Cursor-Marke in der Sichtanzeige,
• e) einem Prozessor (15) der die Lage der in einer der Ansichten gesetzten Cursor-Marke der drehenden Darstellung entsprechend für jede weitere Ansicht in dem Satz von zweidimensionalen Ansichten des Körpers berechnet, und mit
• f) einer Steuerschaltung (19), die mit der Sichtanzeigevorrichtung (9) zusammenarbeitet und die die berechnete Lage der Cursor-Marke für jede Ansicht in dem Satz von zweidimensionalen Ansichten des Körpers gleichzeitig mit der jeweiligen zweidimensionalen Ansicht zur Darstellung in der Sichtanzeige bringt, derart, daß die Cursor-Marke sich synchron mit den nacheinander dargestellten zweidimensionalen Ansichten in der Sichtanzeige zu drehen scheint.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine zweite Speichervorrichtung (17) zum Speichern von Daten, die die jeweilige Lage der Cursor-Marke in den verschiedenen Ansichten darstellen.