DE102004011155A1 - Medical image data visualization method, especially for viewing two- dimensional blood vessel data recorded with an endoluminal instrument, whereby the coordinates of the instrument are also recorded and subsequently used - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Visualisierung von 2D-Bilddaten eines Hohlkanals, insbesondere eines Gefäßes, die mit einem bildgebenden, endoluminalen Instrument in dem Hohlkanal aufgezeichnet werden, bei dem mit einem Positionssensor räumliche Koordinaten des Instrumentes bei jeder Aufzeichnung eines Bildes erfasst und zusammen mit den 2D-Bilddaten des Bildes in einer Bilddatenbank abgespeichert werden und der Positionssensor mit 3D-Bilddaten des Hohlkanals registriert wird, die an einem Anzeigegerät dargestellt werden.The The present invention relates to a method of visualization of 2D image data of a hollow channel, in particular a vessel, the with an imaging, endoluminal instrument in the hollow channel recorded in which with a position sensor spatial Coordinates of the instrument every time a picture is recorded captured and together with the 2D image data of the image in an image database be stored and the position sensor with 3D image data of the Hollow channels is registered, which are displayed on a display device.
Mit bildgebenden, endoluminalen Instrumenten lassen sich zweidimensionale Bilder des Inneren eines Hohlkanals, insbesondere eines Gefäßes oder eines Hohlraumorgans, aufzeichnen. Hierbei werden bildgebende Verfahren wie intravaskulärer Ultraschall (IVUS), optische Kohärenztomographie (OCT) oder Fluoreszenzbildgebung eingesetzt. Die Bildaufzeichnung erfolgt dabei während der kontinuierlichen oder schrittweisen kontrollierten Bewegung des Instrumentes in dem Hohlkanal. So lassen sich bspw. mit bildgebenden intravaskulären Kathetern zweidimensionale Schnittbilder aus dem Inneren von Gefäßen, z. B. aus dem Gefäßsystem des Herzens, liefern.With imaging, endoluminal instruments can be two-dimensional Images of the interior of a hollow channel, in particular a vessel or a Hollow organ, record. Here are imaging techniques like intravascular Ultrasound (IVUS), optical coherence tomography (OCT) or fluorescence imaging used. The picture recording takes place during continuous or stepwise controlled movement of the instrument in the hollow channel. Thus, for example, with imaging intravascular Catheters two-dimensional sectional images from the inside of vessels, z. B. from the vascular system of the heart, deliver.
Aus
der
Die mit dem bildgebenden, endoluminalen Instrument erhaltenen 2D-Schnittbilder werden bei den vorgenannten Techniken in einer Bilddatenbank abgespeichert, um sie dem untersuchenden Arzt später verfügbar zu machen. Aufgrund der in der Regel sehr großen Anzahl von Bilddateien, die bei einer derartigen Untersuchung aufgezeichnet werden, gestaltet sich die Nachuntersuchung des Bildmaterials, das in der üblichen Verzeichnisstruktur von Speichermedien verfügbar gemacht wird, schwierig und zeitaufwendig.The 2D slice images obtained with the imaging endoluminal instrument are stored in the aforementioned techniques in an image database, to make it available to the examining doctor later. Due to the usually very big Number of image files recorded in such an investigation become the follow-up examination of the picture material, the in the usual Directory structure of storage media is made difficult and time consuming.
Zur Unterstützung des Benutzers bei der Lokalisierung und Visualisierung der aufgezeichneten Bilder ist es bekannt, während der Aufnahme dieser Bilder akustische Daten, insbesondere Sprache, aufzuzeichnen, um später eine verbesserte Orientierung in dem Bildmaterial zu ermöglichen. Weiterhin ist es bekannt, die Bilddateien mit aussagekräftigen Dateinamen zu versehen und den einzelnen Dateien schriftliche Kommentare zuzuordnen.to support the user in the localization and visualization of the recorded images it is known while the acquisition of these images acoustic data, in particular language, record later to allow improved orientation in the footage. Furthermore, it is known, the image files with meaningful file names provide written comments to the individual files.
Ausgehend von der obigen Problematik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Visualisierung von mit einem bildgebenden, endoluminalen Instrument aufgezeichneten 2D-Bilddaten eines Hohlkanals anzugeben, das ein fehlerfreies schnelles Auffinden der 2D-Bilder und deren Darstellung ermöglicht.outgoing from the above problem is the object of the present Invention therein, a method for visualizing with a imaging endoluminal instrument recorded 2D image data specify a hollow channel, the error-free fast detection the 2D images and their representation allows.
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.The Task is solved by the method according to claim 1. advantageous Embodiments of the method are the subject of the dependent claims or can be understood from the following description and the embodiments remove.
Bei dem vorliegenden Verfahren werden während der Aufzeichnung der 2D-Bilddaten mit einem Positionssensor räumliche Koordinaten des Instrumentes bei jeder Aufzeichnung eines Bildes erfasst und zusammen mit den 2D-Bilddaten des Bildes in einer Bilddatenbank abgespeichert. Weiterhin werden 3D-Bilddaten des Hohlkanals bereitgestellt, die mit einer bildgebenden Modalität für die Aufzeichnung von 3D-Bilddaten, beispielsweise mittels Magnetresonanztomographie, Computertomographie, 3D-Angiographie oder 3D-Ultraschall, aufgezeichnet werden oder wurden. Diese 3D-Bilddaten werden an einem Anzeigegerät dargestellt und vor oder nach der Aufzeichnung der 2D-Bilddaten mit dem Koordinatensystem des Positionssensors registriert. Die zusammen mit den 2D-Bilddaten jedes Bildes abgespeicherten räumlichen Koordinaten können dabei die räumlichen Koordinaten im Koordinatensystem des Positionssensors oder bereits die über die Registrierung zugänglichen räumlichen Koordinaten im Koordinatensystem der 3D-Bilddaten sein. Auch beide Koordinaten können zu jedem Bild abgespeichert werden.at During the recording of the present method, the 2D image data with a position sensor spatial coordinates of the instrument recorded with each recording of an image and together with the 2D image data of the image stored in an image database. Farther 3D image data of the hollow channel are provided, which with a imaging modality for the Recording of 3D image data, for example by means of magnetic resonance tomography, Computed tomography, 3D angiography or 3D ultrasound, to be recorded or were. These 3D image data are displayed on a display device and before or after recording the 2D image data with the coordinate system of the position sensor registered. The together with the 2D image data each spatial stored image Coordinates can while the spatial Coordinates in the coordinate system of the position sensor or already the above the registry accessible spatial Be coordinates in the coordinate system of the 3D image data. Also both coordinates can be saved to every picture.
Bei dem vorliegenden Verfahren werden beim Kennzeichnen einer oder Deuten auf eine Stelle in der Darstellung der 3D-Bilddaten mit einem interaktiven Zeigegerät durch einen Benutzer die dieser Stelle zugehörigen räumlichen Koordinaten ermittelt und die diesen räumlichen Koordinaten in der Bilddatenbank zugeordneten 2D-Bilddaten aus der Bilddatenbank abgerufen und dargestellt. Dieser Vorgang erfolgt vollständig rechnergestützt, so dass der Benutzer außer der Kennzeichnung der entsprechenden Stelle keine weiteren Aktionen vornehmen muss. Die Darstellung selbst erfolgt dabei vorzugsweise in einem anderen Anzeigebereich des Anzeigegerätes als der Bereich, in dem die 3D-Bilddaten dargestellt werden. Selbstverständlich kann die Anzeige auch auf einem anderen Anzeigegerät erfolgen.In the present method, when identifying or pointing to a location in the representation of the 3D image data with an interactive pointing device by a user, the spatial coordinates associated with that location are determined and the 2D image data associated with those spatial coordinates in the image database retrieved from the image database and shown. This process is fully computerized, so that the Be user does not need to take any further action The representation itself preferably takes place in a different display area of the display device than the area in which the 3D image data are displayed. Of course, the display can also be done on another display device.
Bei dem vorliegenden Verfahren wird als Ordnungskriterium zum Auffinden der Bilddaten die in der 3D-Darstellung sichtbare Anatomie des Patienten herangezogen. Die Anatomie ist jedem Arzt bestens bekannt, so dass hier kein zusätzlicher Einweisungsbedarf besteht. Die Anwendung des Verfahrens kann somit ohne längere Einarbeitung erfolgen. Mit dem vorliegenden Verfahren hat der Benutzer die Möglichkeit, durch Anwendung seines anatomischen Vorwissens mit einem Blick aus einer großen Masse von Daten die relevante 2D-Bildinformation abzurufen. Irrelevante Information kann aufgrund der anatomischen Lage schnell aussortiert werden. Um eine dreidimensionale Zusammengehörigkeit der aufgezeichneten 2D-Schnittbilder darstellen zu können, ist bisher bei der Aufnahme eine sehr exakte, meist motorisierte Bewegung des Katheters, das sogenannte Pullback, notwendig. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wird der Untersucher unabhängig von dieser umständlichen Methode. Die Katheterspitze kann frei im Gefäßsystem bewegt werden, da kein Protokoll der Bewegung eingehalten werden muss. Alle Bilder werden durch die Positionsregistrierung automatisch mit dem korrekten Platz im 3D-Bilddatensatz verknüpft.at The present method is used as a classification criterion for finding the image data visible in the 3D representation of the patient's anatomy used. The anatomy is well known to every doctor, so that no additional here There is a need for information. The application of the method can thus without a longer one Incorporation. With the present method, the user has the possibility, by applying his anatomical knowledge at a glance a big one Mass of data to retrieve the relevant 2D image information. irrelevant Information can be sorted out quickly due to the anatomical position become. To make a three-dimensional togetherness of the recorded To be able to display 2D cross-sectional images So far, it is a very exact, mostly motorized, shot Movement of the catheter, the so-called pullback, necessary. With In the proposed procedure, the examiner will be independent of this complicated Method. The catheter tip can be moved freely in the vascular system, since no Protocol of the movement must be respected. All pictures will be by the position registration automatically with the correct place linked in the 3D image data set.
In einer bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens besteht für den Benutzer auch die Möglichkeit, in der Darstellung der 3D-Bilddaten bestimmte Stellen oder Bereiche, die durch einen zweiten Untersucher besonders nachuntersucht werden sollen, so zu markieren, dass die Markierungen bei einer späteren Anzeige der 3D-Bilddaten erkennbar sind. Anhand dieser Markierungen kann der spätere Untersucher dann die entsprechenden 2D-Bilddaten schnell abrufen. Dies beschleunigt die Nachuntersuchung durch einen zweiten Arzt erheblich und bringt einen entscheidenden Vorteil im Workflow.In a preferred embodiment The present method also gives the user the option of certain locations or areas in the representation of the 3D image data, which will be followed up by a second examiner should mark, so that the markings at a later display the 3D image data are recognizable. Based on these marks can the later one The examiner then quickly retrieve the appropriate 2D image data. This speeds up the follow-up examination by a second doctor considerably and brings a decisive advantage in the workflow.
Das vorliegende Verfahren lässt sich mit allen bildgebenden Techniken einsetzen, bei denen mit einem bildgebenden, endoluminalen Instrument 2D-Bilddaten in einem Hohlkanal aufgezeichnet werden. Beispiele für derartige bildgebende Techniken sind die endovaskuläre optische Kohärenztomographie (OCT), intravaskulärer Ultraschall (IVUS), intravaskuläre Fluoreszenzbildgebung / Autofluoreszenzbildgebung, intraluminaler Ultraschall des Darmes, Ultraschall der Bronchien, endoluminale Fluoreszenzbildgebung / Autofluoreszenzbildgebung und andere endovaskuläre oder endoluminale Schnittbildtechniken. Die Anwendung des vorliegenden Verfahrens vermeidet insbesondere auch Fehler, die dem Arzt beim Extrahieren des richtigen Bildes aus der großen Menge des abgespeicherten Bildmaterials unterlaufen können. Aus der einzelnen 2D-Bilddarstellung ist die korrekte Auswahl des Bildes nicht ohne weiteres zu erkennen. Durch die Kennzeichnung der gewünschten Stelle in der 3D-Bilddarstellung kann diese Stelle durch den Untersucher eindeutig bestimmt und identifiziert werden, so dass über die Zuordnung der räumlichen Koordinaten in jedem Fall das korrekte 2D-Bild abgerufen wird.The present method leaves engage with all imaging techniques, with which one imaging, endoluminal instrument 2D image data in a hollow channel to be recorded. Examples of such imaging techniques are the endovascular optical coherence tomography (OCT), intravascular Ultrasound (IVUS), intravascular Fluorescence imaging / autofluorescence imaging, intraluminal Ultrasound of the intestine, ultrasound of the bronchi, endoluminal Fluorescence imaging / autofluorescence imaging and other endovascular or endoluminal sectional imaging techniques. The application of the present In particular, the method also avoids errors that the doctor Extract the correct image from the large amount of stored Undercut picture material. From the single 2D image representation is the correct selection of the Picture not easily recognizable. By the marking the desired Place in the 3D image representation can this place by the examiner be clearly identified and identified so that over the Assignment of spatial Coordinates in any case the correct 2D image is retrieved.
Die Bilddarstellung der 3D-Bilddaten auf dem Anzeigegerät kann dabei durch den Benutzer in den drei Raumrichtungen in bekannter Weise rotiert werden, so dass alle Bereiche des aufgezeichneten Untersuchungsvolumens einsehbar werden. Die abgespeicherten 2D-Bilder können dann vom Benutzer durch einfaches Deuten auf die Position im 3D-Bild abgerufen werden. Der Benutzer zeigt hierbei mit einem interaktiven Zeigegerät, beispielsweise einer Maus, auf die relevante Stelle in der Bilddarstellung, beispielsweise eines Gefäßsystems. Die entsprechenden Koordinaten des 3D-Datensatzes werden in der Bilddatenbank gesucht und das zugehörige endovaskuläre 2D-Bild simultan, vorzugsweise in einem anderen Bereich des Anzeigegerätes angezeigt.The Image display of the 3D image data on the display device can thereby by the user in the three spatial directions in a known manner be rotated so that all areas of the recorded examination volume become visible. The saved 2D images can then accessed by the user by simply pointing to the position in the 3D image become. The user points with an interactive pointing device, for example a mouse, to the relevant point in the image representation, for example a vascular system. The corresponding coordinates of the 3D data set are in the Image database searched and the associated endovascular 2D image simultaneously, preferably displayed in another area of the display device.
In einer Weiterbildung oder alternativen Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens wird zusätzlich oder alternativ eine Funktion bereitgestellt, mit der der Benutzer aufeinander folgend aufgezeichnete 2D-Bilder nacheinander ohne weitere Interaktion mit der Bilddarstellung der 3D-Bilddaten aus der Bilddatenbank abrufen und darstellen kann. Gleichzeitig wird die dem jeweils aktuell dargestellten 2D-Bild entsprechende räumliche Position in der Darstellung der 3D-Bilddaten, beispielsweise durch einen Pfeil, hervorgehoben. Der Benutzer kann somit in den 2D-Bildern blättern, während der Pfeil in der Darstellung der 3D-Bilddaten mit den Aufnahmepositionen der jeweils dargestellten 2D-Bilder wandert. Auf diese Weise kann ein Arzt, der bei diesem Durchblättern eine Anomalie in einem der 2D-Bilder entdeckt, sofort in der Darstellung der 3D-Bilddaten erkennen, an welcher Position diese Anomalie vorliegt.In a development or alternative embodiment of the present Procedure becomes additional or alternatively a function provided by the user successively recorded 2D images consecutively without further Interaction with the image representation of the 3D image data from the image database can retrieve and display. At the same time, the current one represented 2D image corresponding spatial position in the representation of the 3D image data, for example, by an arrow highlighted. The user can thus scroll in the 2D images while the arrow in the display the 3D image data with the recording positions of each displayed 2D images wanders. That way, a doctor who is at this leaf through discovered an anomaly in one of the 2D images, immediately in the presentation The 3D image data recognize at which position this anomaly exists.
Eine Voraussetzung für den Einsatz des vorliegenden Verfahrens ist der Einsatz eines Positionssensors bei der Bildaufzeichnung mit dem endoluminalen Instrument, das hierzu vorzugsweise direkt mit dem Positionssensor ausgestattet ist. Zur Registrierung des Koordinatensystems des Positionssensors mit dem Koordinatensystem der 3D-Bilddaten steuert der Untersucher vorzugsweise das Instrument unter Fluoroskopie nacheinander an drei markante Punkte im Untersuchungsbereich. Diese markanten Punkte werden im 3D-Bilddatensatz ebenfalls markiert, wodurch die Zuordnung der beiden Koordinatensysteme ermöglicht wird. Alternativ können auch mit einem zusätzlichen, nicht an der Spitze des Instrumentes befindlichen, aber zum Sensorsystem gehörigen Positionssensor im Körper oder an der Körperoberfläche markante Punkte, beispielsweise Knochenpunkte oder ähnliches, aufgesucht und markiert werden. Auch auf diese Weise kann die 3D-Bewegung des Positionssensors an der Spitze des Instrumentes mit dem 3D-Bilddatensatz registriert werden.A prerequisite for the use of the present method is the use of a position sensor in the image recording with the endoluminal instrument, which is preferably equipped for this purpose directly with the position sensor. To register the coordinate system of the position sensor with the coordinate system of the 3D image data, the examiner preferably controls the instrument under fluoroscopy successively to three prominent points in the examination area. These prominent points are also marked in the 3D image data set, which makes the assignment of the two coordinate system me is possible. Alternatively, prominent points, for example bone points or the like, can also be found and marked with an additional position sensor, which is not located at the tip of the instrument but belongs to the sensor system, in the body or on the body surface. Also in this way, the 3D movement of the position sensor at the tip of the instrument can be registered with the 3D image data set.
Das vorliegende Verfahren wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:The The present method will now be described with reference to an exemplary embodiment explained in more detail in conjunction with the drawings. Hereby show:
Das vorliegende Verfahren wird nachfolgend beispielhaft anhand einer endovaskulären Untersuchung eines Gefäßes mit einem bildgebenden Katheter erläutert. Der eingesetzte Katheter ist hierbei mit einem Positionssensor ausgestattet. Bereits bei der Akquisition der endovaskulären 2D-Bilddaten wird im Benutzerinterface auf einem Computerbildschirm als Anzeigegerät der vorab aufgezeichnete 3D-Bilddatensatz des Patienten angezeigt. Zunächst erfolgt eine 3D-3D-Registrierung des Koordinatensystems des Positionssensors mit dem Koordinatensystem des dargestellten 3D-Bilddatensatzes anhand von drei markanten Punkten. Der Untersucher steuert hierbei den endovaskulären Katheter unter Fluoroskopie nacheinander an drei markante Punkte im Gefäßsystem des Patienten. Dies können beispielsweise eindeutig identifizierbare Gefäßabgänge sein. Diese Punkte werden von dem Untersucher ebenfalls im dargestellten 3D-Datensatz markiert, beispielsweise durch Anklicken mit einem Zeigegerät. Dadurch ist die 3D-3D-Registrierung der beiden Koordinatensysteme abgeschlossen. Anschließend kann jede mit dem Positionssensor erfasste, anatomische Lage des endovaskulären Katheters im 3D-Datensatz registriert werden.The The present method will be described below by way of example with reference to FIG endovascular Examination of a vessel with an imaging catheter explained. The inserted catheter is equipped with a position sensor. Already in the acquisition of endovascular 2D image data is in the user interface on a computer screen as a display device the pre-recorded 3D image data set of the patient displayed. First, a 3D 3D registration takes place of the coordinate system of the position sensor with the coordinate system of represented 3D image data set based on three prominent points. The examiner steers the endovascular catheter under fluoroscopy successively to three prominent points in the vascular system of the patient. This can For example, be clearly identifiable vessel excretions. These points will be also marked by the examiner in the illustrated 3D data record, for example, by clicking with a pointing device. Thereby is the 3D-3D registration of the two coordinate systems completed. Subsequently can detect any anatomical position of the patient with the position sensor endovascular Catheters are registered in the 3D record.
Während der Untersuchung werden alle endovaskulären 2D-Bilder gemeinsam mit den räumlichen Koordinaten im Koordinatensystem des Positionssensors sowie den Koordinaten im 3D-Bilddatensatz in einer Bilddatenbank auf dem Rechner abgelegt. Falls das untersuchte Organ in Bewegung ist, wie beispielsweise bei Untersuchung des Herzens, der Lunge oder der Leber, kann die Bildaufnahme selbstverständlich auch mittels physiologischer Signale getriggert werden, um die Bilder in möglichst stets gleicher Lage zu erhalten. Eine derartige Triggerung kann beispielsweise über EKG- oder Atmungstriggerung erfolgen.During the Examining all endovascular 2D images together with the spatial Coordinates in the coordinate system of the position sensor and the Coordinates in the 3D image data set in an image database on the computer stored. If the examined organ is in motion, such as When examining the heart, lungs or liver, the Picture taking of course also be triggered by physiological signals to the images in always possible to obtain the same situation. Such triggering can be performed, for example, via ECG or respiratory triggering.
Nach
der Durchführung
der Untersuchung liegt in der Regel eine große Menge an Bildmaterial in
Form einer Folge von 2D-Bildern
vor. Jedem dieser Bilder sind die räumlichen Koordinaten des Positionssensors
sowie des 3D-Datensatzes zugeordnet. Der Untersucher kann nun in
der Darstellung des 3D-Datensatzes eine entsprechende Stelle mit
dem Zeigegerät,
beispielsweise einer Maus, kennzeichnen. Dies ist anhand der
Alternativ
kann der Benutzer beispielsweise direkt die 2D-Bilddaten
Durch eine besondere Markierungsfunktion werden auch längerfristige, optisch erkennbare Markierungen in dem 3D-Bilddatensatz ermöglicht, so dass ein weiterer Untersucher zu einem späteren Zeitpunkt diese Markierungen in der Bilddarstellung erkennen und durch entsprechendes Anklicken die zugehörigen 2D-Bilder visualisieren kann.By a special marking function will also be longer-term, visually recognizable Markers in the 3D image record allows, so another Investigators at a later date recognize these marks in the image representation and by corresponding Click the associated Can visualize 2D images.
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