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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem C-Bogen.
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Medizinische Eingriffe an lebenden Objekten werden zunehmend mittels Navigationsunterstützung durchgeführt. Darunter versteht man die mittels eines Lageerfassungssystems unterstützte Führung eines Instrumentes relativ zu einem in Behandlung stehenden Gewebebereichs des Objektes. Von besonderem Interesse ist die Navigation in Bereichen, die sich einer optischen Kontrolle des Operateurs entziehen, weil das Instrument beispielsweise in das Innere des Objektes eingeführt wurde. Hierzu wird die Führung des Instrumentes, beispielsweise eines Katheters, in einem virtuellen 3D-Volumen vorgenommen, welches mittels eines bildgebenden Verfahrens vor oder während der Operation erzeugt wurde. Eine häufige Anwendung ist, mit Hilfe einer Röntgendiagnostikeinrichtung eine Reihe von 2D-Projektionsaufnahmen bekannter Projektionsgeometrie zu erzeugen und aus diesen 2D-Aufnahmen einen 3D-Volumendatensatz zu erzeugen. Der Volumendatensatz wird an ein Navigationssystem übergeben, das über ein Lageerfassungssystem für von diesem erfaßbaren Marken verfügt. Um eine Navigation mit hoher Genauigkeit möglich zu machen, wird das Koordinatensystem des Lageerfassungssystem mit dem Koordinatensystem des 3D-Volumendatensatzes abgeglichen. Dieser Vorgang wird üblicherweise ”Registrierung” genannt. Bei der Registrierung wird beispielsweise ein Phantom, das röntgenpositive Marken und vom Lageerfassungssystem erfaßbare Marken in einer festen Raumbeziehung zueinander enthält, verwendet. Zur Verbesserung der Genauigkeit eines rekonstruierten 3D-Datensatzes aus 2D-Röntgenprojektionsaufnahmen sind Verfahren bekannt, die die Abweichungen der Parameter der Projektionsgeometrie von der realen, beispielsweise durch mechanische Verwindungen der Röntgendiagnostikeinrichtung beeinflußten Projektionsgeometrie berücksichtigt. Hierzu wird eine Röntgendiagnostikeinrichtung unter Verwendung spezieller Röntgenphantome ”kalibriert”. Eine solche Kalibrierung erfolgt in der Regel lediglich vor der Auslieferung, nach einer Reparatur mit Austausch mechanischer Komponenten oder vor Beginn einer Untersuchung.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 102 15 808 A1 ist ein Verfahren zur Registrierung für navigationsgeführte Eingriffe unter Verwendung eines Positionserfassungssystems, eines Röntgengerätes und eines einem Meßvolumen zugeordneten, raumfest positionierten Röntgenkalibrierphantoms mit röntgenpositiven Marken bekannt, von dem eine Anzahl von 2D-Projektionen unterschiedlicher Projektionsgeometrie aufgenommen, die Zentren der Projektionen der röntgenpositiven Marken auf dem Eingangsfenster des Röntgenstrahlenempfängers ermittelt und aus den ermittelten Positionen das Meßvolumen rekonstruiert und eine Koordinatentransformation zwischen dem Koordinatensystem des Meßvolumens und dem Koordinatensystem des Positionserfassungssystems ermittelt wird.
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Aus der
DE 101 39 329 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt, bei dem reversible, auf die Gravitationskraft zurück zu führende mechanische Veränderungen, wie Verwindungen, durch eine Dehnungsmeßstreifenvorrichtung oder durch Auswertung der Röntgenprojektionen von röntgenpositiven Marken in einen auf einem Röntgenbildverstärker lösbar angeordneten Kalibrierturm erfaßt werden. Aus den Meßwerten werden Korrekturwerte abgeleitet, mit denen das kinematische Modell für die Lage des Brennflecks der Röntgenstrahlenquelle im Bezug auf das Eingangsfenster des Röntgenbildverstärkers verbessert wird. Ein derart verbessertes kinematisches Modell des C-Bogens läßt die durch das Drehmoment des C-Bogens hervorgerufenen mechanischen Veränderungen des Fahrgestells, wie beispielsweise der Hubsäule oder des Horizontalschlittens unberücksichtigt. Auch Ungenauigkeiten der C-Bogenhalterung, die bewirken, daß der Zentralstrahl nicht für alle Orbitalwinkel in der C-Bogen-Ebene nach dem kinematischen Modell liegt, bleiben unberücksichtigt.
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Aus der
DE 102 02 091 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung einer Koordinatentransformation unter Verwendung eines Phantoms bekannt, an dem röntgenpositive Marken und von einem Lageerfassungssystem erfaßbare Marken in einer festen räumlichen Beziehung zueinander angeordnet sind. Bei einem Scan zur Erzeugung von 2D-Röntgenprojektionsaufnahmen werden die Koordinaten der röntgenpositiven Marken im rekonstruierten 3D-Volumen ermittelt und zum Abgleich an das Lageerfassungs- und Navigationssystem übermittelt.
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Aus der
US-Patentschrift US 5 442 674 A und aus der deutschen Patentschrift
DE 100 47 382 C2 sind Röntgenphantome bekannt, mittels derer die mechanischen Unzulänglichkeiten der Röntgendiagnostikeinrichtung in einem Kalibriervorgang außerhalb eines Operationseinsatzes durchgeführt wird.
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Die
US-Patentschrift US 5 835 563 A betrifft ein Röntgenphantom, das während einer Röntgenuntersuchung fest mit dem Patienten verbunden bleibt und die Genauigkeit der Darstellungen bei der Digitalen Substraktions-Angiografie (DAS) verbessert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Kalibrierung einer mobilen Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem in einer festgelegten senkrechten Raumebene orientierten und mehrfach in y-Richtung (Horizontalverstellung), z-Richtung (Höhenverstellung) und α (Orbitalverstellung) verstellbaren C-Bogen unter Verwendung eines Lageerfassungssystems auf einfache und kostengünstige Weise dahin gehend zu verbessern, daß neben den reversiblen und reproduzierbaren mechanischen Veränderungen des C-Bogens auch dergleichen Veränderungen des Fahrstativs und der C-Bogen-Halterung berücksichtigt werden.
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Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß durch Auswertung von Röntgenprojektionen eines lösbar am Röntgenstrahlenempfänger gehaltenen Kalibrierturms, der wenigstens eine, nicht in der Ebene des Eingangsfensters des Röntgenstrahlenempfängers liegende punktförmige Röntgenmarke aufweist, das kinematische Modell für die Bewegung des Brennflecks der Röntgenstrahlenquelle verbessert wird und für wenigstens zwei Orientierungen des C-Bogens die Lage des Röntgenstrahlenempfängers mittels eines Lageerfassungssystems bestimmt wird. Weiterhin wird eine Anzahl von Röntgenprojektionen einer ortsfesten, punktförmigen Röntgenmarke aufgenommen, diese Projektionen mit den Vorhersagen des verbesserten kinematischen Modells verglichen und daraus ein Verschiebevektor ermittelt, um den jede 2D-Projektion in der Ebene des Eingangsfensters des Röntgenstrahlenempfängers verschoben wird. Der Verschiebevektor wird in einer look-up-table (LUT-Verschiebevektor) abgespeichert. Für spätere 3D-Rekonstruktionen werden die jeweils verschobenen 2D-Projektionen zur Volumenrekonstruktion heran gezogen. Unter Verwendung der mit dem Lageerfassungssystem ermittelten Transformationsmatrix zwischen wenigstens zwei Orientierungen des C-Bogens wird die Lage der punktförmigen Röntgenmarke bezüglich einer bevorzugten Stellung des Röntgenstrahlenempfängers ermittelt und mit dem Ort der rekonstruierten Punktmarke verglichen. Die Differenz der beiden Positionen wird durch einen Korrekturvektor beschrieben, um den ein später zu rekonstruierendes Volumen verschoben wird.
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Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß ein mit einem verbesserten kinematischen Modell unter Verwendung von in der Ebene des Eingangsfensters des Röntgenstrahlenempfängers um einen Verschiebevektor verschobenen 2D-Projektionen rekonstruiertes Volumen gegenüber dem realen Volumen um einen Korrekturvektor K verschoben ist.
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Die Erfindung wird an Hand der Abbildungen näher erläutert.
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In 1 ist eine mobile Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem auf Rollen (20, 20') längs des Fußbodens (19) verschiebbaren Gerätewagen (1) der einen mehrfach verstellbaren C-Bogen (6) trägt. Die Röntgenstrahlenquelle (8) und der Röntgenstrahlenempfänger (7) sind an den Enden eines C-Bogens (6), der längs seines Umfanges in einer C-Bogenhalterung (5) um den Mittelpunkt (26) verschieblich gelagert ist, angeordnet. Ein Strahlenkegel (12) (beziehungsweise eine Strahlenpyramide im Falle eines Röntgenstrahlenempfängers (7) mit einem rechteckigen Eingangsfenster) erstreckt sich zwischen dem Brennfleck (9) und dem Eingangsfenster (11) des Röntgenstrahlenempfängers (7). Der Zentralstrahl (10) erstreckt sich von dem Brennfleck (9) zum Mittelpunkt des Eingangsfensters (11) das Röntgenstrahlenempfängers (7). An dem Röntgenstrahlenempfänger (7) ist eine Markenanordnung (16) vorgesehen. Die Position der Markenanordnung (16) kann mittels des Lageerfassungssystems (18) entweder dadurch bestimmt werden, daß die Markenanordnung (16) vom Lageerfassungssystem (18) erfaßbare Marken enthält oder daß die Markenanordnung mit einem Pointer (13) antastbare Punkte aufweist, deren Orientierung durch vorzugsweise mehrfaches Antasten mit dem Pointer (13) im Koordinatensystem des Lageerfassungssystems (18) ermittelt werden können. Ferner ist ein Stativ (14) dargestellt, das an seinem oberen Ende eine punktförmige Röntgenmarke (15) trägt.
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Die C-Bogenhalterung (5) ist an dem Gerätewagen (1) mehrfach verstellbar angeordnet. Die C-Bogenhalterung (5) ist mit einem Schwenklager (4) an einer horizontal verschiebbaren Horizontalführung (3) um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert. Die Horizontalführung (3) ist an einer Säule (2) höhenverstellbar und um die senkrechte Achse der Säule (2) drehbar gelagert. Es sind vorzugsweise alle Verstelleinrichtungen des C-Bogens (6) mit Positionsmeßsensoren ausgerüstet, deren Meßwerte einer zentralen Bewegungssteuerung der Röntgendiagnostikeinrichtung zugeführt werden. Es ist vorgesehen, alle Verstellachsen wahlweise einzeln oder in der Gesamtheit durch Bremsen arretierbar auszuführen. Insbesondere ist es vorgesehen, die Rollen (20, 20') mit einer Feststellbremse auszurüsten. Vorzugsweise sind die Verstellbewegung des C-Bogens in der Halterung (Orbitalbewegung, Winkel α), die Verstellung in der Horizontalführung (3) (Horizontalverschiebung, y-Achse) und die vertikale Verstellung in der Säule (Höhenverstellung, z-Achse) elektromotorisch verstellbar ausgeführt, wobei die in den Verstellachsen angeordneten Motoren von einer zentralen Steuerung (21) gesteuert werden. Es ist vorgesehen, für 3D-Rekonstruktionen und zum Zweck der Navigation die Bewegung des C-Bogens auf eine raumfeste, vertikale Ebene zu beschränken. Diese Beschränkung erfolgt in der Praxis durch Verriegeln der Rotationsbewegungen um die Achse der Säule (2) und um die horizontale Achse im Schwenklager (4). In 1 ist ferner ein Lageerfassungssystem (18) schematisch dargestellt. Das Lageerfassungssystem kann ein optisches (Infrarotsystem, Lasermeßsystem) oder ein auf der Vermessung eines Magnetfeldes oder eines elektrischen Feldes beruhendes System sein.
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In 2 ist die Schaltung der erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Lageerfassungssystem (18) schematisch dargestellt. Ein Steuerrechner 21 steuert alle Bewegungs- und Röntgenvorgänge der Röntgendiagnostikeinrichtung und steht mit einer Recheneinheit (22) in Verbindung. Die Recheneinheit (22) enthält alle Einrichtungen zur Verarbeitung und Speicherung des kinematischen Modells der Röntgendiagnostikeinrichtung, der aufgenommenen 2D-Projektionen und der im Rahmen der Kalibrierung gewonnenen Korrekturtabellen (look-up-tables, LUT) und Einrichtungen zur Rekonstruktion eines 3D-Volumens aus 2D-Röntgenprojektionen. Des weiteren sind in der Recheneinheit (22) Module zur Durchführung von Koordinatentransformationen enthalten. An die Recheneinheit (22) ist ein Lageerfassungssystem (18) angeschlossen, das selbst Einrichtungen wie einen Pointer oder eine Stereokamera aufweist. Eine Datenschnittstelle (23) erlaubt den Datenaustausch zwischen der Recheneinheit (22) und einer nicht näher beschriebenen Navigationseinrichtung (24). Es ist auch vorgesehen, das Lageerfassungssystem (18) für Navigationszwecke zu verwenden und an die Datenschnittstelle (23) anzuschließen.
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In 3 ist die erfindungsgemäße Röntgendiagnostikeinrichtung in der sogenannten ”LAT-Stellung” dargestellt. Dabei ist der Zentralstrahl (10) nach dem kinematischen Modell der Röntgendiagnostikeinrichtung parallel zum horizontalen Fußboden (19) orientiert; mithin liegt nach dem kinematischen Modell der Brennfleck (9) auf einer horizontal orientierten Geraden, die durch den Mittelpunkt des Eingangsfensters (11) des Röntgenstrahlenempfängers (7) geht. Durch die real existierende Aufbiegung und Verwindung des C-Bogens (6) und der Halterung (5) liegt der Brennfleck der Röntgenstrahlenquelle in Wirklichkeit unterhalb des Zentralstrahls (10) des kinematischen Modells.
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In 4 ist die erfindungsgemäße Röntgendiagnostikeinrichtung in der sogenannten ”AP-Stellung” dargestellt. Dabei ist der Zentralstrahl (10) nach dem kinematischen Modell der Röntgendiagnostikeinrichtung senkrecht zum horizontalen Fußboden (19) orientiert; mithin liegt nach dem kinematischen Modell der Brennfleck (9) auf einer vertikal orientierten Geraden, die durch den Mittelpunkt des Eingangsfensters (11) des Röntgenstrahlenempfängers (7) geht. Durch die real existierende Aufbiegung und Verwindung des C-Bogens (6) und der Halterung (5) liegt der Brennfleck der Röntgenstrahlenquelle in Wirklichkeit nicht auf dem Zentralstrahl (10) des kinematischen Modells.
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In 5 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Röntgenstrahlenempfänger (7) dargestellt, an dem ein Kalibrierturm (30) mit röntgenpositiven Punktmarken (15, 15'), von denen wenigstens eine nicht in der Ebene des Eingangsfensters (11) angeordnet ist, lösbar gehalten ist. Der Röntgenstrahlenempfängerkreis (27) um den Mittelpunkt (26) des C-Bogens (6) beschreibt die Bewegung des Eintrittspunktes des nicht dargestellten Zentralstrahls in die Ebene des Eingangsfensters (11). Konzentrisch zu diesem Röntgenstrahlenempfängerkreis (27) liegt des Brennfleckkreis (28), auf dem sich nach dem kinematischen Modell der Brennfleck (9) bei Drehung des C-Bogens (6) um seinen Mittelpunkt (26) bewegt. Die Abweichungen der tatsächlichen Bewegung der jeweiligen Punkte von den Kreisen (27, 28) werden unter bestimmten Annahmen in zwei Meßroutinen ermittelt. Eine Annahme ist, daß der Abstand zwischen dem Brennfleck (9) und dem Mittelpunkt des Eingangsfensters (11) für alle Orbitalwinkel α konstant ist. Damit wird aus den Röntgenprojektionen der Punktmarken (15, 15'), deren geometrische Anordnung innerhalb des Kalibrierturms (30) und bezüglich des Röntgenstrahlenempfängers (7) bekannt ist, nach einem bekannten Verfahren eine verbesserte Bahnkurve des Brennflecks (9) errechnet. Diese wird bei der Berechnung der Projektionsgeometrien an Stelle des kinematischen Modells zu Grunde gelegt. In der Praxis hat es sich als günstig erwiesen, die verbesserte Bahnkurve des Brennflecks (9) durch eine Kreisbahn nach dem kinematischen Modell zu beschreiben und für jeden Punkt der Kreisbahn einen vom Orbitalwinkel α abhängigen Vektor anzugeben, der den Ort des Brennflecks (9) auf der verbesserten Bahnkurve bezüglich der Position des Brennflecks (9) nach dem kinematischen Modell beschreibt. Die Vektoren werden in einer LUT (Brennfleck) im Speicher der Recheneinheit (22) abgelegt.
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In einer weiteren Meßroutine werden die Positionen des Röntgenstrahlenempfängers (7) mittels der Markenanordnung (16) und dem Lageerfassungssystem (18) für wenigstens zwei Orientierungen des C-Bogens (6) ermittelt. Es hat sich für die Genauigkeit der Kalibrierung als günstig erwiesen, wenn eine der Orientierungen eine bevorzugte Orientierung ist, die beispielsweise durch die LAT-Stellung aus 3 und weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß die Horizontal- und Höhenverstellung minimal sind. Für diese bevorzugte Stellung wird auch bei einem nachfolgenden Kalibrierscan mit einer punktförmigen Röntgenmarke (15) in einer Anordnung, wie in 1 gezeigt, ein nachstehend näher beschriebener Verschiebevektor ermittelt und im Speicher der Recheneinheit (22) in einer LUT (α, y, z) abgespeichert wird.
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In 6 ist ein Ablaufdiagramm für eine Routine (100 bis 114) dargestellt, bei der ein verbessertes kinematisches Modell für den C-Bogen ermittelt wird.
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Die in der Routine (100 bis 114) unberücksichtigt gebliebenen mechanischen Unzulänglichkeiten der y- und z-Achsenverstellungen werden in der Routine (200 bis 211, 7) zur Verbesserung der 3D-Rekonstruktion mit einer punktförmigen Röntgenmarke (15) berücksichtigt. Für alle Verfahrensschritte, in denen ein kinematisches Modell verwendet wird, beispielsweise in Schritt (202), wird ein verbessertes kinematisches Modell verwendet, das in Schritt (108) ermittelt wurde. Am Ende der Routine (100 bis 112) steht in der Recheneinheit (22) eine LUT mit Verschiebevektoren V(y, z, α) zur Korrektur von 2D-Rekonstruktionen nachfolgender 3D-Rekonstruktionen zur Verfügung.
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Ein Korrekturvektor K, um den ein errechneter Punkt aus Verfahrensschritt 208 verschoben werden muß, um den Ort der röntgenpositiven Punktmarke im Koordinatensystem des Röntgenstrahlenempfängers in der LAT-Position, insbesondere in der bevorzugten Orientierung aus Verfahrensschritt 101 zu erhalten, wird in der Routine zur Kalibrierung mit Kalibrierturm (30) mit den Verfahrensschritten (820 bis 825) ermittelt. Das Ablaufdiagramm dieser Routine ist in 8 wieder gegeben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gerätewagen
- 2
- Säule
- 3
- Horizontalführung
- 4
- Schwenklager
- 5
- C-Bogenhalterung
- 6
- C-Bogen
- 7
- Röntgenstrahlenempfänger
- 8
- Räntgenstrahlenquelle
- 9
- Brennfleck
- 10
- Zentralstrahl
- 11
- Eingangsfenster
- 12
- Strahlenkegel
- 13
- Pointer
- 14
- Stativ
- 15, 15'
- Röntgenpositive Punktmarken
- 16, 16'
- Markenanordnung
- 18
- Lageerfassungssystem
- 19
- Fußboden
- 20, 20'
- Rolle
- 21
- Steuerrechner
- 22
- Recheneinheit
- 23
- Datenschnittstelle
- 24
- Navigationseinrichtung
- 26
- Mittelpunkt des C-Bogens
- 27
- Röntgenstrahlenempfängerkreis
- 28
- Brennfleckkreis
- 30
- Kalibrierturm
- 100
- Start: Routine zur Verbesserung der Kinematik des C-Bogens mittels Kalibrierturm (30)
- 101
- Position des C-Bogens in eine bevorzugte Orientierung bringen, bei der der Zentralstrahl (10) nach dem kinematischen Modell parallel zum Fußboden (19) verläuft und bei der die Höhen- und Horizontalverstellungen minimal sind (LAT-Stellung, 3)
- 102
- Kalibrierturm (30) montieren
- 103
- C-Bogen für einen Orbitalwinkel α einstellen
- 104
- Aufnahme einer 2D-Projektion der Röntgenmarken (15, 15') im Kalibrierturm (30)
- 105
- Berechnung der Brennfleckposition im Koordinatensystem des Röntgenstrahlenempfängers unter der Annahme eines konstanten Abstandes des Brennflecks zum Mittelpunkt des Eingangsfensters des Räntgenstrahlenempfängers
- 106
- Abfrage: Sind für die gewünschte Genauigkeit alle vorgesehenen Orbitalwinkelstellungen α abgearbeitet? wenn nein, gehe zu Schritt 103
- 107
- Berechnung eines verbesserten kinematischen Modells für die Position des Brennflecks im Koordinatensystem des Räntgenstrahlenempfängers (7) in Abhängigkeit von dem Orbitalwinkel α. Abspeichern der LUT (Brennfleck).
- 108
- Kalibrierturm (30) demontieren
- 109
- Bereiche festlegen, in denen die Koordinaten von α, y und z variiert werden sollen, um die Abweichungen der Röntgenstrahlenempfängerposition vom kinematischen Modell der Röntgendiagnostikeinrichtung zu bestimmen. Die LAT-Stellung (3) mit minimaler Höhen- und Horizontalverstellung muß in dem bestimmten Bereich enthalten sein.
- 110
- α, y und z aus Schritt 109 auswählen und Achsen entsprechend einstellen. Wenigstens die LAT-Stellung aus Schritt 109 und eine weitere Stellung, beispielsweise die AP-Stellung aus 4 sind auszuwählen.
- 111
- Ermittlung der Position des Räntgenstrahlenempfängers mittels des Lageerfassungssystems und Übergabe der Koordinaten im Koordinatensystem des Lageerfassungssystems an die Recheneinheit (22)
- 112
- Abfrage: Sind für ausreichend viele Positionen α, y und z eingestellt worden, um die unter Schritt 109 festgelegten Bereiche abzudecken? Wenn nein, gehe zu Schritt 110
- 113
- Berechnung der Koordinatentransformation für die Position und Ausrichtung des Röntgenstrahlenempfängers (7) zwischen der mit dem Lageerfassungssystem ermittelten Lage und der nach dem kinematischen Modell errechneten Lage für die vermessenen Positionen α, y und z und Abspeichern der Transformationsmatrizen in der Recheneinheit (22) in einer LUT (Röntgenstrahlenempfänger) für die vermessenen Werte von α, y und z.
Für eine spätere Berechnung der Projektionsgeometrie wird ein verbessertes kinematisches Modell der Röntgendiagnostikeinrichtung verwendet, bei dem die Position und Lage des Röntgenstrahlenempfängers aus der LUT (Röntgenstrahlenempfänger) und die Position des Brennflecks bezüglich der Lage des Röntgenstrahlenempfängers aus der LUT (Brennfleck) entnommen wird)
- 114
- Ende
- 200
- Start: Routine zur Verbesserung der 3D-Rekonstruktion mit einer punktförmigen Röntgenmarke
- 201
- Im kinematischen Modell der Röntgendiagnostikeinrichtung wird ein Punkt im Raum (im folgenden ”virtuelles Scanzentrum” genannt) festgelegt, der sich im Schnittpunkt der Zentralstrahlen in AP- und LAT-Stellung des C-Bogens befindet. Eine punktförmige Röntgenmarke (15) wird ortsfest bezüglich des Fußbodens (19) derart positioniert, so daß sie sich in der Nähe des Schnittpunktes der Zentralstrahlen nach dem kinematischen Modell für die AP- und LAT-Stellung befindet. Die Positionierung erfolgt zweckmäßigerweise mit einem am C-Bogen angeordneten Zielsystem, wie beispielsweise einen Laserpointer. Damit liegt die punktförmige Röntgenmarke in der Nähe des virtuellen Scanzentrum.
- 202
- Verstellbereiche der Röntgendiagnostikeinrichtung für x, y und α festlegen
- 203
- Abfolge von Einstellungen α, y und z im kinematischen Modell auswählen, bei denen der Zentralstrahl jeweils durch das virtuelle Scanzentrum verläuft.
- 204
- Neue Einstellung der Orbital-Horizontal- und Vertikalachse der Röntgendiagnostikeinrichtung aus der Wertemenge von Schritt 203
- 205
- Aufnahme einer 2D-Projektion der punktförmigen Röntgenmarke
- 206
- Position des Zentrums der 2D-Projektion der Röntgenmarke auf dem Eingangsfenster (11) im Koordinatensystem des Röntgenstrahlenempfängers (7) in der Recheneinheit (22) bestimmen und zusammen mit dem Tripel der jeweiligen Achsenpositionen (α, y, z) abspeichern
- 207
- Abfrage: Sind ausreichend alle Einstellungen aus Schritt 203 abgearbeitet? Wenn nein: gehe zu Schritt 204
- 208
- Für jedes Wertetripel aus Schritt 203 wird nach dem kinematischen Modell zu jedem Zentrum der 2D-Projektion der punktförmigen Röntgenmarke die zugehörige Projektionsstrecke rekonstruiert. Im Gegensatz zum kinematischen Modell schneiden sich in der Realität alle Projektionsgeraden in der Position der punktförmigen Röntgenmarke. Aus der nach dem kinematischen Modell errechneten Schar von Projektionsgeraden wird nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate ein Punkt errechnet, für den die Summe der Abstandsquadrate zu den Projektionsgeraden minimal ist. Für diesen errechneten Punkt werden unter Verwendung der Brennfleckposition aus dem kinematischen Modell die Projektionsgeraden und ihr Schnittpunkt mit der Ebene des Eingangsfensters der Röntgenstrahlenempfängers neu berechnet und mit der Lage des Zentrums der 2D-Projektion der punktförmigen Marke verglichen. Der Vektor zwischen den beiden Positionen in der Ebene des Eingangsfensters des Röntgenstrahlenempfängers wird als Verschiebevektor V(y, z, α) in einer look-up-table LUT (Verschiebevektor) abgelegt
- 209
- Alle vorgesehenen Positionen der punktförmigen Röntgenmarke abgearbeitet? Wenn nein, gehe zu Schritt 201
- 210
- LUT der Verschiebevektoren V(y, z, α) zusammen mit Vorschrift für die Inter- und Extrapolation von nicht erfaßten Werten der Verstellbereiche von y, z, und α in der Recheneinheit (22) für nachfolgende Volumenrekonstruktionen ablegen.
- 211
- Ende
- 820
- Start Routine: Kalibrierung mit Kalibrierturm (30)
- 821
- Verbesserung des kinematischen Modells des C-Bogens (Routine 100)
- 822
- Bestimmung der Transformationsmatrizen (Schritt 113) und Speichern in der Recheneinheit (22) als LUT
- 823
- Ermittlung der LUT der Verschiebevektoren V(y, z, α) zusammen mit Vorschrift für die Inter- und Extrapolation nach Routine (200).
- 824
- Bestimmung des Korrekturvektors K aus der Position der röntgenpositiven Punktmarke (15) aus Routine (100) unter Verwendung der Transformationsmatrizen aus Schritt (822) und aus der rekonstruierten Position der röntgenpositiven Punktmarke (15) unter Verwendung des verbesserten kinematischen Moduls aus Schritt (821) und der Verschiebevektoren V(α, y, z) aus Schritt (823) und Speichern des Korrekturvektors K für nachfolgende Volumenrekonstruktionen
- 825
- Ende
