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Dokumentenidentifikation DE19843408C2 26.10.2000
Titel Verfahren zur Wiedergabe von Röntgenbildern beim Positionieren eines in ein Gefäß eingeführten Katheters und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Horbaschek, Heinz, Dipl.-Ing. (FH), 91056 Erlangen, DE;
Seißl, Johann, Dipl.-Ing., 91058 Erlangen, DE;
Bani-Hashemi, Ali R., Dr., Belle Mead, US
DE-Anmeldedatum 22.09.1998
DE-Aktenzeichen 19843408
Offenlegungstag 30.03.2000
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.10.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2000
IPC-Hauptklasse A61M 25/095
IPC-Nebenklasse A61B 5/02   A61B 6/02   A61B 1/04   G03C 5/16   

Beschreibung[de]
Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergabe von Röntgenbildern mit Hilfe eines Röntgengerätes beim Positionieren eines in ein Gefäß eingeführten Katheters sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die insbesondere zur angiographischen Untersuchung einer zu untersuchenden Person verwendet wird.

Bei angiographischen Untersuchungen, d. h. bei Röntgenuntersuchungen von Blut- oder Lymphgefäßen, wird ein Katheter in das zu untersuchende Gefäß eingeführt, mit dessen Hilfe ein bestimmtes Kontrastmittel in das Gefäß injiziert werden kann, um den Kontrast des aufzunehmenden Röntgenbildes an der Untersuchungsstelle zu verbessern, da durch die Kontrastmittelinjektion das entsprechende Gefäß in dem Röntgenbild hervorgehoben wird. Dazu muss jedoch der Katheter zunächst zu dem jeweiligen Zielort, d. h. zu der gewünschten Untersuchungsstelle, geführt werden. Dabei kommt dem Positionieren des Katheters bei angiographischen Untersuchungen eine besondere Bedeutung zu, da es beim Positionieren des Katheters insbesondere darauf ankommt, den Gefäßabzweigungen sicher zu folgen und zügig und präzise zu dem gewünschten Zielort (wo beispielsweise eine zu untersuchende Stenose oder ein Anorysma vorhanden ist) zu gelangen.

Aus diesem Grunde wird seit Jahren die sogenannte Roadmaptechnik oder Pfadfindertechnik angewendet, wie sie beispielsweise in der EP 193 712 beschrieben ist, die das Positionieren des Katheters in einem zu untersuchenden Gefäß erleichtert. Dabei wird unter Durchleuchtung des entsprechenden Gefäßes über den Katheter eine kleine Menge Kontrastmittel in das Gefäß injiziert und, sobald sich das Gefäß abbildet, die Durchleuchtung unterbrochen und das letzte Durchleuchtungsbild als Maske abgespeichert. Nach Wiedereinschalten der Durchleuchtung werden Einzelbilder des in dem zu untersuchenden Gefäß geführten Katheters aufgenommen und mit dem abgespeicherten Maskenbild überlagert bzw. subtrahiert, so dass ein Untersucher durch Betrachten des überlagerten Gesamtbildes den Katheter unter Sicht im kontrastierten Gefäß lokalisieren und platzieren kann.

Die oben beschriebene Roadmaptechnik erfordert jedoch, dass die von dem in dem Gefäß geführten Katheter aufgenommenen Augenblicksbilder von dem gleichen Aufnahme- bzw. Projektionswinkel des Röntgengeräts wie das zuvor abgespeicherte Maskenbild aufgenommen werden, da ansonsten diese Bilder nicht mit dem abgespeicherten Maskenbild verglichen bzw. überlagert werden können. Dies hat zur Folge, dass zum Markieren der einzelnen Gefäße für jede Projektionsrichtung bzw. für jeden Aufnahmewinkel Kontrastmittelinjektionen erneut durchgeführt werden müssen, so dass es gerade bei schwierigen Interventionen, wie z. B. im Bereich der Neuroradiologie, relativ häufig zu Kontrastmittelinjektionen kommt, was ein möglichst rasches Positionieren und Lokalisieren des Katheters in dem zu untersuchenden Gefäß erschwert und die Behandlungsdauer für die jeweilige Untersuchungsperson verlängert.

In der DE 42 25 112 C1 ist eine Einrichtung zum Messen der Position eines Instruments relativ zu einem Behandlungsobjekt beschrieben, bei dem ein elektronisches Bild vom Innern eines Objektes mit der äußeren Ansicht eines außerhalb des Objektes liegenden Gegenstandes über Marker gematched wird. Daraus wird ein künstliches Bild (Graphik) des äußeren Objektes nachgebildet und mit dem inneren Bild in Deckung gebracht. Die Lage des Instruments im Raum wird durch Erfassung des Schaftes, einem starren Gebilde mit bekannter Länge, mittels drei Kameras bestimmt, wobei von der Position des Schaftes auf die Position der Spitze umgerechnet wird.

Aus der US 5,713,946 ist die Ermittlung der Position der Spitze eines Katheters im 3D-Raum bekannt. Diese Position wird als Marke in ein 3D-Bild eingeblendet. Eine vollständige Wiedergabe des Katheters ist jedoch nicht möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Positionieren eines in ein Gefäß eingeführten Katheters sowie eine entsprechende Vorrichtung vorzuschlagen, wobei der Katheter in dem jeweils zu untersuchenden Gefäß schneller und einfacher positioniert werden kann und insbesondere häufige Kontrastmittelinjektionen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 13 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die ihrerseits zu einer möglichst raschen und präzisen Positionierung des Katheters in dem Gefäß beitragen.

Auch gemäß der vorliegenden Erfindung wird beim Positionieren des Katheters in einem zu untersuchenden Gefäß die Grundidee der zuvor beschriebenen Roadmaptechnik angewendet, d. h. es wird nach einer Kontrastmittelinjektion ein Kontrastmittelbild als Maske des jeweiligen Gefäßes aufgenommen und abgespeichert, wobei die Maske mit einem nachfolgend aufgenommenen Einzelbild des Gefäßes mit eingeführtem Katheter überlagert wird, um anhand des somit erhaltenen Gesamtbildes den Katheter in dem kontrastierten Gefäß lokalisieren und platzieren zu können. Die Besonderheit der vorliegenden Erfindung besteht jedoch darin, dass als Maske eine dreidimensionale Aufnahme des jeweiligen Gefäßes erzeugt und abgespeichert wird, wobei sich die dreidimensionale Aufnahme insbesondere aus einer Vielzahl von Einzelbildern berechnet wird, die aus unterschiedlichen Projektions- bzw. Aufnahmewinkeln mit Hilfe eines Röntgengeräts unter Durchleuchtung des kontrastierten Gefäßes aufgenommen worden sind. Diese Vorgehensweise ermöglicht, dass abhängig von der Projektionsrichtung der nachfolgenden Augenblicksaufnahme des untersuchten Gefäßes mit darin geführtem Katheter dasjenige Einzelbild des dreidimensionalen Maskenbildes ausgewählt werden kann, dessen Projektionsrichtung bzw. dessen Aufnahmewinkel bestmöglich dem augenblicklichen Aufnahmewinkel der Augenblicksaufnahme entspricht, wobei dieses ausgewählte Einzelbild anschließend mit den einzelnen Augenblicksbildern überlagert dargestellt wird, um den Katheter unter Sicht im kontrastierten Gefäß lokalisieren und platzieren zu können.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist somit lediglich eine einmalige Kontrastmittelinjektion zur Erzeugung eines dreidimensionalen Maskenbilds erforderlich. Die Einzelbilder, die rekonstruiert das dreidimensionale Maskenbild des kontrastierten Gefäßes ergeben, können beispielsweise mit Hilfe einer Rotation der Aufnahmeeinrichtung des Röntgengeräts um die entsprechende Untersuchungsstelle herum aufgenommen werden. Die vorliegende Erfindung gewährleistet somit, dass trotz einer lediglich einmaligen Kontrastmittelinjektion unabhängig von der tatsächlichen Projektionsrichtung bei der Aufnahme der Augenblicksbilder des zu untersuchenden Gefäßes stets das geeignete Maskenbild ausgewählt und mit den Augenblicksbildern überlagert werden kann, so dass für neue Positionsrichtungen keine neuen Kontrastmittelinjektionen erforderlich sind. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung kann somit der Katheter rasch und präzise in dem jeweiligen Gefäß lokalisiert und positioniert werden, so dass der Katheter ebenso rasch und präzise zu dem gewünschten Ziel- bzw. Untersuchungsort in dem Gefäß geführt werden kann.

Des weiteren ermöglicht die vorliegende Erfindung, dass nach der Aufnahme des dreidimensionalen Maskenbilds des jeweiligen Gefäßes die für die Katheterführung optimale Projektionsrichtung bzw. der optimale Aufnahmewinkel für die Aufnahme der Augenblicksbilder ausgewählt und das Röntgengerät entsprechend eingestellt werden kann. Zu diesem Zweck muss lediglich das der eingestellten Projektionsrichtung entsprechende Einzelbild des dreidimensionalen Maskenbilds ausgewählt werden, um dieses anschließend mit den Augenblicksbildern überlagern zu können.

Die vorliegende Erfindung lässt sich sowohl auf eine Mono- als auch auf eine Biplandurchleuchtung der jeweiligen Untersuchungsstelle anwenden, bei der die Augenblicksbilder lediglich von einer Projektionsrichtung bzw. von zwei unterschiedlichen Projektionsrichtungen aufgenommen werden. Durch geeignete Anpassungen kann sichergestellt werden, dass das ausgewählte Maskenbild stets deckungsgleich mit dem aufgenommenen Augenblicksbild dargestellt wird, wobei beispielsweise als geeignete Verfahren das sogenannte Pixelshifting (Bildpunktverschiebung) angewendet werden kann.

Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Vorrichtung zur angiographischen Untersuchung einer Untersuchungsperson, bei der die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommt, und

Fig. 2a und 2b zeigen Darstellungen, die eine Maßnahme verdeutlichen, um das Maskenbild deckungsgleich mit einem aufgenommenen Augenblicksbild zu machen.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung entspricht einer Vorrichtung zur angiographischen Untersuchung einer Untersuchungsperson 1, wobei mit Hilfe eines Röntgengeräts Durchleuchtungsaufnahmen von Gefäßen der Untersuchungsperson 1 aufgenommen werden um beispielsweise Gefäßverengungen oder dergleichen feststellen zu können. Das Röntgengerät umfasst dabei eine in Fig. 1 dargestellte Bestrahlungseinrichtung 2 sowie eine Bildaufnahmeeinrichtung 3, die insbesondere einen Röntgenbildverstärker und einen Monitor umfasst. Die Bildaufnahmeeinrichtung 3 dieses Röntgengeräts ist mit einer Bildverarbeitungseinrichtung 10 verbunden, die die von dem Röntgengerät aufgenommenen Durchleuchtungsbilder auswertet bzw. kombiniert und auf einer Anzeige 7 darstellt, so dass ein Untersucher den zur angiographischen Untersuchung in ein Gefäß der Untersuchungsperson 1 eingeführten Katheter unter Sicht durch Betrachten der Anzeige 7 in dem jeweiligen Gefäß lokalisieren und platzieren kann, um beispielsweise Gefäßabzweigungen sicher folgen und den Katheter zügig und präzise zu dem gewünschten Zielort führen zu können.

Die Untersuchung kann dabei beispielsweise wie folgt ablaufen.

Zunächst wird in das Gefäß, in dem der Katheter geführt werden soll, ein Kontrastmittel injiziert, um die Gefäßbahn stärker hervorzuheben, und ein Maskenbild des entsprechenden Gefäßes mit Hilfe des Röntgengeräts aufgenommen, wobei es sich bei diesem Maskenbild um eine dreidimensionale Aufnahme des Gefäßes handelt. Diese dreidimensionale Maskenbildaufnahme des kontrastierten Gefäßes setzt sich aus einer Vielzahl von Maskeneinzelbildern zusammen, die unter Durchleuchtung von dem Gefäß aus verschiedenen Projektions- bzw. Aufnahmewinkeln des Röntgengeräts aufgenommen werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Bestrahlungseinrichtung 2 sowie die Bildaufnahmeeinrichtung 3 des Röntgengeräts, die an einem sogenannten C-Bogen befestigt sind, einmal um die entsprechende Körperpartie der Untersuchungsperson 1 herumbewegt werden, wobei aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen mehrere Einzelmaskenbilder des kontrastierten Gefäßes aufgenommen werden. Die Bilddaten dieser Einzelmaskenbilder werden von der Bildaufnahmeeinrichtung 3 einer Rechnereinheit 4 zugeführt, welche die Bilddaten verarbeitet und zu dem dreidimensionalen Maskenbild der Untersuchungsstelle mit dem entsprechenden Gefäß zusammensetzt, d. h. die Rechnereinheit 4 erzeugt einen dreidimensionalen Bilddatensatz, welcher durch Kombination der Bilddaten der aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen aufgenommenen Einzelmaskenbilder gewonnen wird. Dieser dreidimensionale Bilddatensatz wird in der Rechnereinheit 4 gespeichert.

Der zuvor beschriebene Vorgang wird lediglich einmal durchgeführt, d. h. es ist lediglich eine einmalige Kontrastmittelinjektion in das zu untersuchende Gefäß bzw. die entsprechende Untersuchungsstelle erforderlich, um das dreidimensionale Maskenbild zu gewinnen.

Anschließend wird durch den Untersucher die für die Katheterführung optimale Projektionsrichtung des Röntgengeräts ausgewählt und die Bestrahlungseinrichtung 2 sowie die Bildaufnahmeeinrichtung 3 entsprechend positioniert. Die Positionierung des Röntgengeräts kann dabei sowohl manuell als auch automatisch erfolgen, d. h. der Untersucher gibt dem Gerät die gewünschte Projektionsrichtung vor und die Bestrahlungseinrichtung 2 sowie die Bildaufnahmeeinrichtung 3 werden entsprechend der gewünschten Projektionsrichtung durch einen geeigneten Antrieb positioniert, um nachfolgend die für die Roadmaptechnik erforderlichen Augenblicksaufnahmen des entsprechenden Gefäßes durchführen zu können.

Des weiteren werden entsprechend der ausgewählten Projektionsrichtung aus dem dreidimensionalen Bilddatensatz der Rechnereinheit 4 die Bilddaten desjenigen Einzelmaskenbildes ausgewählt, dessen Projektionsrichtung der ausgewählten Projektionsrichtung entspricht. Ist dies nicht möglich, wird vorzugsweise dasjenige Einzelmaskenbild ausgewählt, dessen Projektionsrichtung bestmöglich der eingestellten Projektionsrichtung des Röntgengeräts entspricht. Die Auswahl der Bilddaten des auszuwählenden Einzelmaskenbilds kann manuell erfolgen. Vorteilhaft ist jedoch eine automatische Auswahl, d. h. die Rechnereinheit 4 wählt automatisch in Abhängigkeit von der gewünschten Projektionsrichtung die Bilddaten desjenigen Einzelmaskenbilds aus dem dreidimensionalen Bilddatensatz der zuvor aufgenommenen dreidimensionalen Maskenbildaufnahme des kontrastierten Gefäßes aus, dessen Projektionsrichtung bestmöglich der gewünschten Projektionsrichtung entspricht, und führt diese Bilddaten einem Rechenwerk 6 zu, dessen Aufgabe es ist, die nachfolgend aufgenommenen Augenblicksbilder des Gefäßes bzw. der Untersuchungsstelle mit dem ausgewählten Einzelmaskenbild zu überlagern und auf der Anzeige 7 darzustellen.

Anschließend wird die entsprechende Körperpartie der Untersuchungsperson 1 erneut durchleuchtet und ein Augenblicksbild des Gefäßes mit darin geführtem Katheter aufgenommen, welches einer weiteren Rechnereinheit bzw. einem weiteren Bildspeicher 5 zugeführt wird. Diese Rechnereinheit 5 verarbeitet die Bilddaten des aus der zuvor eingestellten Projektionsrichtung aufgenommenen Augenblicksbilds und führt die Bilddaten dem Rechenwerk 6 zu, so dass das Rechenwerk 6 die Bilddaten des Augenblicksbilds mit den Bilddaten des von der Rechnereinheit 4 zugeführten und zuvor ausgewählten Einzelmaskenbilds der dreidimensionalen Maskenbildaufnahme überlagern und auf der Anzeige 7 darstellen kann. Das Rechenwerk 6 überlagert somit stets ein augenblicklich aufgenommenes Einzelbild mit einem zuvor entsprechend der gewünschten Projektionsrichtung ausgewählten Einzelmaskenbild der dreidimensionalen Maskenbildaufnahme des kontrastierten Gefäßes. Anhand der Darstellung auf der Anzeige 7 kann somit ein Untersucher den Katheter unter Sicht im kontrastierten Gefäß lokalisieren und platzieren.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung handelt es sich um eine Vorrichtung zur angiographischen Untersuchung der Untersuchungsperson 1, wobei eine Monoplandurchleuchtung durchgeführt wird, d. h. es erfolgt eine Augenblicksaufnahme des jeweiligen Gefäßes stets nur aus einer zuvor eingestellten Projektionsrichtung. Die vorliegende Erfindung kann jedoch genauso auf Biplandurchleuchtungen angewendet werden, bei der Augenblicksaufnahmen aus zwei unterschiedlichen Projektionsrichtungen durchgeführt werden. Zu diesem Zweck ist die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung durch eine weitere Rechnereinheit 5 in Kombination mit einem weiteren Rechenwerk 6 zu ergänzen, wobei dieser weiteren Rechnereinheit 5 das Augenblicksbild der gewünschten Untersuchungsstelle aus einer anderen Projektionsrichtung zugeführt wird. Das weitere Rechenwerk 6 würde in diesem Fall die entsprechenden Bilddaten der weiteren Rechnereinheit 5 empfangen und auf die gemeinsam genutzte Rechnereinheit 4 zugreifen, um das der Projektionsrichtung bestmöglich entsprechende Einzelmaskenbild der zuvor aufgenommenen dreidimensionalen Maskenbildaufnahme auszuwählen und mit dem Einzelmaskenbild überlagern zu können. Auf diese Weise wird ein zweites überlagertes Gesamtbild der Untersuchungsstelle der Untersuchungsperson 1 erzeugt, welches auf einer separaten Anzeige oder zusammen mit dem zuvor beschriebenen ersten überlagerten Gesamtbild auf ein und derselben Anzeige 7 dargestellt werden kann, so dass der Untersucher die Katheterführung in dem Gefäß aus unterschiedlichen Blickwinkeln betrachten kann.

Durch den in der Bildaufnahmeeinrichtung 3 enthaltenen Röntgenbildverstärker wird das jeweils aufgenommene Augenblicksbild, welches in der Rechnereinheit 5 gespeichert wird, in einem gewissen Maß verzerrt. Um dennoch dieses Augenblicksbild mit dem entsprechenden Einzelmaskenbild der Rechnereinheit 4 vergleichen bzw. überlagern zu können, ist es daher erforderlich, entweder das Augenblicksbild gemäß der Röntgenbildverstärker-Verzerrung zu entzerren oder aber entsprechend das ausgewählte Einzelmaskenbild der Rechnereinheit 4 gemäß der Röntgenbildverstärker-Verzerrung zu verzerren, so dass gleichermaßen entzerrte oder aber verzerrte Einzelbilder von dem Rechenwerk 6 überlagert und auf der Anzeige 7 dargestellt werden. Die Entzerrung des Augenblicksbilds bzw. die Verzerrung des Einzelmaskenbilds kann jeweils durch eine entsprechende Bildverarbeitung durch das Rechenwerk 6 durchgeführt werden.

Wird das Augenblicksbild der Rechnereinheit 5 mit dem ausgewählten Einzelmaskenbild der Rechnereinheit 4 überlagert, ist jedoch auf der Anzeige 7 noch der Bildhintergrund, d. h. beispielsweise Knochen zu sehen. Um auf der Anzeige 7 lediglich den Katheter mit dem Einzelmaskenbild der dreidimensionalen Maskenbildaufnahme der Rechnereinrichtung 4 darstellen zu können, kann vor der eigentlichen Durchleuchtung mit der zuvor eingestellten Projektionsrichtung des Röntgengeräts eine zusätzliche Augenblicksaufnahme der Untersuchungsstelle ohne Kontrastmittelinjektion und ohne Katheter, d. h. bei rückgezogenem Katheter, durchgeführt werden, wobei die entsprechenden Bilddaten beispielsweise in der Rechnereinheit 5 gespeichert werden. Die Rechnereinheit 5 subtrahiert dann jeweils die Bilddaten dieses Leerbilds von den Bilddaten der nachfolgend unter Durchleuchtung mit vorgeschobenem Katheter aufgenommenen Augenblicksbildern und führt die entsprechenden Bilddaten dem Rechenwerk 6 zu, welches das ihm von der Rechnereinheit 5 zugeführte überarbeitete Augenblicksbild mit dem von der Rechnereinheit 4 zugeführten Einzelmaskenbild der dreidimensionalen Maskenbildaufnahme überlagert oder das Einzelmaskenbild davon subtrahiert, um ein entsprechendes Gesamtbild auf der Anzeige 7 darzustellen. Statt dessen ist auch denkbar, eine Serie von Leerbildern zu erzeugen, die von den unter Durchleuchtung erhaltenen Augenblicksbildern subtrahiert werden, so dass das dreidimensionale Maskenbild als eine Serie von Subtraktionsbildern erhalten wird, welche sich jeweils durch die Subtraktion eines unter Durchleuchtung aufgenommenen Augenblicksbild von einem entsprechenden Leerbild ergeben.

Das Röntgengerät kann bestimmte mechanische Gerätetoleranzen aufweisen, die zu Ungenauigkeiten bei der Bildaufnahme und demzufolge bei der Positionierung des Katheters führen können. Zu diesem Zweck kann vor der eigentlichen Inbetriebnahme des Röntgengeräts ein Probelauf des C-Bogens mit der Bestrahlungseinrichtung 2 und der Bildaufnahmeeinrichtung 3 durchgeführt werden, bei der ein sogenanntes Kalibrierphantom eingelegt und während des Probelaufs erfasst wird, um anschließend die Gerätetoleranzen bzw. Geräteabweichungen zu erfassen und bei der Bildverarbeitung der aufgenommenen Bilder berücksichtigen zu können. Mit Hilfe dieses Kalibrierlaufs können jedoch die Gerätetoleranzen nur für eine vordefinierte Gerätestellung, d. h. für die bestimmte Ablaufebene des C-Bogens des Röntgengeräts, ermittelt und berücksichtigt werden. Eine Kalibrierung für jede beliebige Gerätestellung, die einer dreidimensionalen Kalibrierung gleichkommt, ist jedoch aus Aufwands- und Komplexitätsgründen nicht durchführbar. Wird nun für die Durchleuchtung der Untersuchungsperson 1 eine andere Gerätegrundeinstellung gewählt, kann zwar - wie es oben beschrieben worden ist - dasjenige Einzelmaskenbild aus dem dreidimensionalen Bilddatensatz der Rechnereinheit 4 ausgewählt werden, dessen Projektionsrichtung bestmöglich der augenblicklichen Projektionsrichtung entspricht; es sind jedoch aufgrund der in dieser Gerätestellung nicht kalibrierten Gerätetoleranzen Deckungsfehler zwischen dem ausgewählten Einzelmaskenbild und dem in der eingestellten Projektionsrichtung aufgenommenen Augenblicksbild, welches in der Rechnereinheit 5 gespeichert wird, vorhanden. Zu diesem Zweck ist eine Nachbearbeitung der Bilder erforderlich, um das Augenblicksbild mit dem Einzelmaskenbild deckungsgleich zu machen. Diese Nachbearbeitung kann insbesondere in Form einer zwei- oder dreidimensionalen Anpassungsmaßnahme ("Matchen") automatisch oder halbautomatisch durch das Rechenwerk 6 durchgeführt werden, wobei hierzu vorzugsweise Bildstrukturen verwendet werden, die entweder in dem ausgewählten Einzelmaskenbild der dreidimensionalen Maskenbildaufnahme der Rechnereinheit 4 und dem Augenblicksbild der Rechnereinheit 5 gleich sind oder zwischen denen zwangsläufig eine Korrelation bestehen muss. Dies soll nachfolgend näher erläutert werden.

So kann das Augenblicksbild mit dem ausgewählten Einzelmaskenbild der dreidimensionalen Maskenbildaufnahme beispielsweise dadurch in Deckung gebracht werden, dass durch x- und y-Verschiebung die einzelnen Bildpunkte in Deckung gebracht werden. Dieses Verfahren wird als Pixelshifting (Bildpunktverschiebung) bezeichnet und kann automatisch beispielsweise durch das Rechenwerk 6 durchgeführt werden. Bei einer Biplandurchleuchtung kann der Abgleich zwischen den beiden Augenblicksbildern der unterschiedlichen Projektionsrichtungen und einem entsprechenden Einzelmaskenbild der dreidimensionalen Maskenbildaufnahme nacheinander oder abwechselnd dreidimensional interaktiv erfolgen, d. h. die beiden Augenblicksbilder der Untersuchungsstelle, die aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen aufgenommen werden, werden getrennt voneinander in Deckung mit dem entsprechend ausgewählten Einzelmaskenbild der zuvor aufgenommenen und abgespeicherten dreidimensionalen Maskenbildaufnahme gebracht.

Liegt der Katheter bereits in der Nähe des Zielgebiets bzw. der gewünschten Untersuchungsstelle, kann ein direktes "Matchen" des Katheters mit den Gefäßdarstellungen des Maskenbilds der dreidimensionalen Maskenbildaufnahme durchgeführt werden. Zu diesem Zweck wird die Erkenntnis ausgenützt, dass der Katheter in dem entsprechenden Gefäß liegen muss.

Fig. 2a zeigt die Darstellung der Anzeige 7 für den Fall, dass die Darstellung eines Gefäßes 8, welche durch ein ausgewähltes Einzelmaskenbild der dreidimensionalen Maskenbildaufnahme der Rechnereinheit 4 gewonnen wird, nicht deckungsgleich mit der Darstellung des Katheters 9 ist, wobei diese Darstellung durch die Augenblicksaufnahme mit Hilfe der Rechnereinheit 5 gewonnen wird. Da der Katheter 9 zwangsläufig in dem Gefäß 8 liegen muss, kann das Einzelmaskenbild der dreidimensionalen Maskenbildaufnahme oder alternativ das Augenblicksbild der Durchleuchtung derart verschoben werden, dass der Katheter 9 in dem Gefäß 8 zu liegen kommt, wie es in Fig. 2b dargestellt ist.

Liegt der Katheter bereits in der Nähe des Zielgebiets, kann alternativ auch eine Probeinjektion des Kontrastmittels unter Durchleuchtung erfolgen und das dabei aufgenommene bzw. gespeicherte Einzelbild der Gefäße mit den identischen Gefäßen des zuvor aufgenommenen Maskenbilds der dreidimensionalen Maskenbildaufnahme in Deckung gebracht werden, um somit sicherzustellen, dass stets das in der entsprechenden Gerätestellung aufgenommene Augenblicksbild der Rechnereinheit 5 deckungsgleich mit dem Einzelmaskenbild der dreidimensionalen Maskenbildaufnahme der Rechnereinheit 4 ist.

Die zuvor beschriebenen "Matchmaßnahmen" führen jeweils dazu, dass das unter Durchleuchtung aufgenommene Augenblicksbild der Untersuchungsstelle bzw. des entsprechenden Gefäßes genau in Deckung mit dem zuvor aufgenommenen Gefäßbild der dreidimensionalen Maskenbildaufnahme ist, so dass die gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführte Roadmaptechnik zu dem gewünschten Erfolg führt und eine zuverlässige und sichere Lokalisierung und Platzierung des Katheters in dem entsprechenden Gefäß möglich ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Wiedergabe von Röntgenbildern mit Hilfe eines Röntgengerätes (2, 3) beim Positionieren eines in ein Gefäß (8) eingeführten Katheters (9), umfassend folgende Schritte:
    1. a) Aufnehmen einer Vielzahl von ersten zweidimensionalen Einzelbildern des Gefäßes (8) nach Injektion eines Kontrastmittels, wobei die Einzelbilder mit Hilfe eines Röntgengeräts (2, 3) aus unterschiedlichen Aufnahmerichtungen aufgenommen werden,
    2. b) Erzeugen eines dreidimensionalen Bilddatensatzes aus den Bilddaten der Einzelbilder des Gefäßes (8)
    3. c) Wiedergabe des Bilddatensatzes als dreidimensionales Bild,
    4. d) Aufnehmen eines zweiten zweidimensionalen Einzelbildes des Gefäßes (8) mit in das Gefäß (8) eingeführtem Katheter (9) mit Hilfe des Röntgengerätes (2, 3) aus einer bestimmten Aufnahmerichtung,
    5. e) Erzeugen eines zweidimensionalen Maskenbildes aus dem im Schritt b) erzeugten dreidimensionalen Bilddatensatz, dessen Aufnahmerichtung bestmöglich der Aufnahmerichtung des im Schritt d) aufgenommenen zweiten Einzelbildes entspricht, und
    6. f) Kombinieren des im Schritt e) erzeugten Maskenbildes mit dem im Schritt d) aufgenommenen zweiten Einzelbild zu einem Kombinationsbild des Gefäßes (8) mit darin eingeführtem Katheter (9), welches dargestellt wird, um anhand des Kombinationsbildes die Position des Katheters (9) in dem Gefäß (8) bestimmen zu können.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass im Schritt b) aus der Vielzahl der aus unterschiedlichen Aufnahmerichtungen aufgenommenen ersten Einzelbilder ein dem dreidimensionalen Bild entsprechender Bilddatensatz erzeugt wird, aus dem im Schritt e) die dem auszubildenden ersten Einzelbild entsprechenden Bilddaten ausgewählt und im Schritt f) mit den Bilddaten des im Schritt d) aufgenommenen zweiten Einzelbildes kombiniert werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a) die ersten Einzelbilder aus den unterschiedlichen Aufnahmerichtungen dadurch aufgenommen werden, dass eine Bildaufnahmeeinrichtung (2, 3) des Röntgengeräts um eine das Gefäß (8) aufweisende Untersuchungsstelle geschwenkt und in unterschiedlichen Schwenkpositionen jeweils ein erstes Einzelbild aufgenommen wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Schritt d) eingestellte Aufnahmerichtung für die Aufnahme des zweiten Einzelbildes derart gewählt wird, dass sie für die Führung des Katheters (9) in dem Gefäß (8) bestmöglich geeignet ist.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der im Schritt f) durchgeführten Kombination das im Schritt d) aufgenommene zweite Einzelbild gemäß einer bestimmten Verzerrungseigenschaft des Röntgengeräts (2, 3) entzerrt oder das im Schritt e) ausgewählte erste Einzelbild des dreidimensionalen Bildes gemäß der Verzerrungseigenschaft des Röntgengeräts (2, 3) verzerrt wird, so dass im Schritt f) zwei gleichmäßig entzerrte oder zwei gleichmäßig verzerrte Einzelbilder miteinander kombiniert werden.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Durchführung des Schrittes d) ein drittes Einzelbild des Gefäßes (8) ohne den Katheter (9) aus der dem Schritt d) entsprechenden bestimmten Aufnahmerichtung aufgenommen wird, welches nach der Durchführung des Schrittes d) von dem zweiten Einzelbild subtrahiert wird, wobei im Schritt f) das somit erhaltene Subtraktionsbild mit dem im Schritt e) ausgewählten ersten Einzelbild zu dem Kombinationsbild kombiniert wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Schritten a) und d) zur Durchführung des Verfahrens in einem Probelauf des Röntgengeräts (2, 3) vor dem Positionieren des Katheters (9) mit Hilfe eines Kalibrierphantoms ermittelte mechanische Gerätetoleranzen des Röntgengeräts (2, 3) berücksichtigt werden.
  8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchführung des Schrittes f) Deckungsfehler zwischen dem im Schritt e) ausgewählten ersten Einzelbild und dem im Schritt d) aufgenommenen zweiten Einzelbild durch eine entsprechende Bildanpassung der beiden Einzelbilder eliminiert werden.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das im Schritt e) ausgewählte Einzelbild mit dem im Schritt d) aufgenommen zweiten Einzelbild durch eine automatische Bildpunktverschiebung bei der Durchführung des Schrittes f) in Deckung gebracht wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchführung des Schrittes f) das im Schritt e) ausgewählte erste Einzelbild und das im Schritt d) aufgenommene zweite Einzelbild zueinander derart verschoben werden, dass in dem daraus resultierenden Kombinationsbild der Katheter (9) in dem Gefäß (8) zu liegen kommt.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass aus der im Schritt d) eingestellten bestimmten Aufnahmerichtung ein weiteres Einzelbild des Gefäßes (8) nach einer Kontrastmittelinjektion aufgenommen wird, wobei das im Schritt d) aufgenommene zweite Einzelbild und das im Schritt e) ausgewählte erste Einzelbild zueinander derart verschoben werden, dass die Darstellung des Gefäßes (8) in dem im Schritt e) ausgewählten ersten Einzelbild deckungsgleich mit dem zusätzlich aufgenommenen weiteren Einzelbild ist.
  12. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte d) bis f) für zwei unterschiedliche bestimmte Aufnahmerichtungen durchgeführt werden, so dass zwei unterschiedliche Kombinationsbilder erhalten werden, die jeweils dargestellt werden, um aus unterschiedlichen Blickrichtungen, welche den unterschiedlichen bestimmten Aufnahmerichtungen entsprechen, die Position des Katheters (9) in dem Gefäß (8) bestimmen zu können.
  13. 13. Vorrichtung zur angiographischen Untersuchung mit Hilfe eines in ein Gefäß (8) einzuführenden Katheters (9),

    mit einem Röntgengerät (2, 3) zur Aufnahme von einer Vielzahl von ersten zweidimensionalen Einzelbildern des Gefäßes (8) aus verschiedenen Aufnahmerichtungen nach Injektion eines Kontrastmittels,

    mit einer ersten Bildspeichereinrichtung (4) zum Speichern von einer Vielzahl der ersten Einzelbildern des Gefäßes (8), die mit Hilfe des Röntgengeräts (2, 3) nach Injektion eines Kontrastmittels in das Gefäß (8) aus verschiedenen Aufnahmerichtungen aufgenommen worden sind und zusammen ein dreidimensionales Bild des Gefäßes (8) ergeben,

    mit einer zweiten Bildspeichereinrichtung (5) zum Speichern eines zweiten zweidimensionalen Einzelbildes des Gefäßes (8) mit darin eingeführtem Katheter (9), welches mit Hilfe des Röntgengeräts (2, 3) aus einer bestimmten Aufnahmerichtung aufgenommen worden ist,

    mit einer Bildverarbeitungseinrichtung (6) zum Kombinieren eines bestimmten Einzelbildes der in der ersten Bildspeichereinrichtung (4) gespeicherten Vielzahl von ersten Einzelbildern, dessen Aufnahmerichtung bestmöglich der Aufnahmerichtung des zweiten Einzelbildes entspricht, mit dem zweiten Einzelbild zur Erzeugung eines Kombinationsbildes des Gefäßes (8) mit darin eingeführtem Katheter (9), und

    mit einer Anzeige (7) zur Darstellung des Kombinationsbildes.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Röntgengerät (2, 3) derart ausgestaltet ist, dass eine Bildaufnahmeeinrichtung (3) des Röntgengeräts (2, 3) um eine das Gefäß (8) aufweisende Untersuchungsstelle geschwenkt werden kann, um in unterschiedlichen Schwenkpositionen aus entsprechenden Aufnahmerichtungen die ersten Einzelbilder aufnehmen zu können, die zusammen das dreidimensionale Bild des Gefäßes (8) ergeben.
  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinrichtung (6) derart ausgestaltet ist, dass sie vor Kombination des bestimmten ersten Einzelbildes mit dem zweiten Einzelbild das zweite Einzelbild gemäß einer bestimmten Verzerrungseigenschaft des Röntgengeräts (2, 3) entzerrt oder das bestimmte erste Einzelbild gemäß der Verzerrungseigenschaft des Röntgengeräts (2, 3) verzerrt, so dass zwei gleichmäßig entzerrte oder zwei gleichmäßig verzerrte Einzelbilder zu dem Kombinationsbild kombinierbar und auf der Anzeige (7) darstellbar sind.
  16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinrichtung (6) derart ausgestaltet ist, dass sie durch eine entsprechende Bildverarbeitung Deckungsfehler zwischen dem mit dem zweiten Einzelbild zu kombinierenden bestimmten ersten Einzelbild eliminiert, um das bestimmte erste Einzelbild deckungsgleich mit dem zweiten Einzelbild zu machen.
  17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinrichtung (6) derart ausgestaltet ist, dass sie durch eine entsprechende Verschiebung der Bildpunkte des bestimmten ersten Einzelbilds und/oder des zweiten Einzelbilds die Deckungsgleichheit des bestimmten ersten Einzelbilds und des zweiten Einzelbilds herbeiführt.
  18. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine weitere zweite Bildspeichereinrichtung zum Speichern eines weiteren zweiten Einzelbilds des Gefäßes (8) mit eingeführtem Katheter (9), welches mit Hilfe eines Röntgengeräts (2, 3) aus einer anderen bestimmten Aufnahmerichtung aufgenommen worden ist, und eine weitere Bildverarbeitungseinrichtung umfasst, wobei die weitere Bildverarbeitungseinrichtung ein weiteres bestimmtes erstes Einzelbild der in der ersten Bildspeichereinrichtung (4) gespeicherten Vielzahl von ersten Einzelbildern, dessen Aufnahmerichtung bestmöglich der anderen bestimmten Aufnahmerichtung des weiteren zweiten Einzelbildes entspricht mit dem weiteren zweiten Einzelbild zur Erzeugung eines weiteren Kombinationsbildes des Gefäßes (8) mit darin eingeführtem Katheter (9) kombiniert, wobei das weitere Kombinationsbild auf der Anzeige (7) dargestellt wird, um aus den unterschiedlichen Blickrichtungen, welche unterschiedlichen bestimmten Aufnahmerichtungen entsprechen, die Position des Katheters (9) in dem Gefäß (8) beurteilen zu können.






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