DE102009009158B4

DE102009009158B4 - Lokalisierung eines medizinischen Instruments in einem präinvasiv aufgenommenen Tomographie-Bilddatensatz

Info

Publication number: DE102009009158B4
Application number: DE102009009158A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Klingenbeck-Regn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-02-17
Also published as: DE102009009158A1

Abstract

Im Rahmen eines Verfahrens zur Lokalisierung eines in einem Untersuchungsobjekt (2) befindlichen medizinischen Instruments (4) in einem das Untersuchungsobjekt (2) vor Einführung des Instruments (4) abbildenden Tomographie-Bilddatensatz (T) werden eine Echtzeit-Bildsequenz (D) des Untersuchungsobjekts (2) aufgenommen, eine sowohl in dem Tomographie-Bilddatensatz (T) als auch in den Bildern der Echtzeit-Bildsequenz (D) abgebildete anatomische Landmarke des Untersuchungsobjekts (2) bestimmt, das Instrument (4) im Untersuchungsobjekt (2) an die ausgewählte Landmarke gebracht, ein Bild der Echtzeit-Bildsequenz (D), das das in diesem Zustand gelagerte Instrument (4) abbildet, als Referenzbild bestimmt, die Position des Instruments (4) in dem Referenzbild automatisch erfasst, und diese Instrumentenposition der Position der anatomischen Landmarke innerhalb des Tomographie-Bilddatensatzes (T) als Anzeige für die Instrumentenposition zugeordnet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Lokalisierung eines medizinischen Instruments, das sich in einem Untersuchungsobjekt befindet, in einem das Untersuchungsobjekt präinvasiv, d. h. vor Einführung des Instruments, abbildenden Tomographie-Bilddatensatz.
Sogenannte minimal-invasive Behandlungsmethoden gewinnen in der modernen Medizin zunehmend an Bedeutung. Hierbei werden operative Behandlungen nicht am geöffneten Patientenkörper vorgenommen. Vielmehr werden solche Behandlungen mittels Kathetern, Sonden oder dergleichen vorgenommen, die durch einen kleinen Schnitt in das Körperinnere eingeführt und weitgehend durch natürliche Hohlräume im Patientenkörper, insbesondere Blutgefäße, an den Behandlungsort vorgeschoben werden. Ein Anwendungsfall einer solchen minimal-invasiven Behandlungsmethode, im Rahmen dessen das nachfolgend beschriebene Verfahren bevorzugt angewendet wird, ist der Ersatz einer Herzklappe (z. B. einer Aortenklappe) durch einen transapikalen oder transfemoralen Zugang. Bei dieser Prozedur wird die vorhandene Herzklappe mittels eines Katheters, der durch den Brustkorb bzw. die Leiste in den Körper eingeführt und durch die Aorte an das Herz vorgeschoben wird, entfernt und durch eine künstliche Herzklappe ersetzt.
Ein Problem liegt bei minimal-invasiven Behandlungsmethoden generell darin, dass der behandelnde Arzt keinen direkten Sichtkontakt zu dem behandelten Gewebe hat. Stattdessen navigiert der behandelnde Arzt das im Rahmen des Eingriffs verwendete Instrument (im obigen Anwendungsfall die Herzklappe) üblicherweise anhand von Bilddaten, die das Innere des Untersuchungsobjekts in rascher Bildfolge (z. B. 15 bis 30 Bilder pro Sekunde) wiedergeben. Solche Echtzeit-Bildsequenzen werden häufig mittels Röntgendurchleuchtung aufgenommen. Ähnli che Echtzeit-Bildsequenzen können aber auch durch Ultraschall-Echobildgebung oder endoskopische Bildgebung erzeugt werden.
Die hohe Bildaufnahmerate solcher Echtzeit-Monitoringsysteme geht häufig zu Lasten der Auflösung und/oder des Kontrastes der hierdurch produzierten Bilder. Eine Echtzeit-Bildsequenz, wie sie insbesondere mittels Röntgendurchleuchtung erzeugbar ist, liefert dem behandelnden Arzt daher in der Regel lediglich ein vergleichsweise unpräzises Bild des Untersuchungsobjekts. Zur genaueren Orientierung werden deshalb im Rahmen eines minimal-invasiven Eingriffs häufig ergänzend Tomographie-Bilddaten herangezogen, die präinvasiv von dem Inneren des Untersuchungsobjekts aufgenommen wurden.
Solche Tomographie-Bilddaten, wie sie beispielsweise durch Computertomographie, Rotationsangiographie oder Magnetresonanz-Tomographie erzeugbar sind, haben aber wiederum den Nachteil, dass sie das Untersuchungsobjekt statisch wiedergeben. Nachträgliche Bewegungen bleiben in den Tomographie-Bilddaten unberücksichtigt, so die Tomographie-Bilddaten die aktuelle Situation im Inneren des Untersuchungsobjekts während des Eingriffs nur mit einem gewissen Fehler wiedergeben. Die Bilder einer Echtzeit-Bildsequenz und die präinvasiv aufgenommenen Tomographie-Daten können daher in der Regel auch nicht ohne Weiteres in räumliche Übereinstimmung miteinander gebracht werden. Dies erschwert es insbesondere, ein in der Echtzeit-Bildsequenz abgebildetes medizinisches Instrument einer korrespondierenden Position innerhalb des Tomographie-Bilddatensatzes zuzuordnen.
Aus der nächstkommenden Druckschrift US 2007/0173861 A1 ist ein Verfahren bekannt, im Zuge dessen vor Einführung eines Herzkatheters zum Einsetzen einer künstlichen Herzklappe mittels einer Bildgebungseinrichtung, z. B. einem Computertomographen, zwei Bilder des Herzens eines Patienten aufgenommen und nebeneinander dargestellt werden. Verfahrensgemäß werden diese Tomographie-Bilddatensätze mit Echtzeit-Bildsequenzen des Herzens kombiniert, wobei in dem kombinierten Bild – vor dem Einführen des Herzklappenkatheters – eine anatomische Landmarke, nämlich die Trikuspidal-Klappe des Herzens bestimmt und markiert wird. Der Herzkatheter wird dann in den Patientenkörper eingeführt und darin an die markierte Landmarke gebracht. Die Instrumentenposition kann hierbei in den Tomographie-Bilddatensatz eingeblendet werden.
Weitere Verfahren zur bildgebungstechnischen Darstellung und Navigation eines medizinischen Instruments im Patientenkörper sind aus US 2008/0221440 A1 und US 2006/0116576 A1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine solche Instrumentenlokalisierung in präinvasiv aufgenommenen Tomographie-Bilddaten einfach und präzise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den verfahrensgegenständlichen Merkmalen des Anspruchs 1. Um ein medizinisches Instrument, das sich in einem Untersuchungsobjekt befindet, in einem dieses Untersuchungsobjekt präinvasiv, also vor Einführung des Instruments, abbildenden Tomographie-Bilddatensatz, zu lokalisieren, wird – insbesondere während der Einführung des Instruments – eine Echtzeit-Bildsequenz des Untersuchungsobjekts aufgenommen. Verfahrensgemäß ist vorgesehen, ein Bild der Echtzeit-Bildsequenz als Referenzbild aufzunehmen, wenn sich das zu lokalisierende medizinische Instrument an einer vorbestimmten anatomischen Landmarke des Untersuchungsobjekts befindet, die sowohl in dem Tomographie-Bilddatensatz als auch in den Bildern der Echtzeit-Bildsequenz abgebildet wird, die Position des Instruments in dem Referenzbild automatisch zu erfassen und diese Instrumentenposition der Position der anatomischen Landmarke innerhalb des Tomographie-Bilddatensatzes zur Anzeige der Instrumentenposition zuzuordnen.
Bei dem medizinischen Instrument handelt es sich insbesondere um eine künstliche Herzklappe, z. B. eine Aortenklappe.
Alternativ können im Zuge des Verfahrens aber auch andere bei minimal-invasiven Eingriffen verwendete Instrumente oder Instrumententeile, z. B. ein Katheter (insbesondere die Katheterspitze), ein Endoskop oder eine Sonde herangezogen werden.
Das Untersuchungsobjekt ist insbesondere durch einen Teil eines Patientenkörpers, z. B. durch dessen Brustkorb (Thorax), gebildet.
Als Tomographie-Bilddatensatz wird allgemein ein mittels eines tomographischen Bildaufnahmeverfahrens (insbesondere Computertomographie, Magnetresonanztomographie, Rotationsangiographie, etc.) aufgenommener Bilddatensatz verstanden, der eine räumlich dreidimensionale statische Bildinformation des Inneren des Untersuchungsobjekts enthält.
Bei der Echtzeit-Bildsequenz handelt es sich um eine Sequenz von zeitlich nacheinander aufgenommenen zweidimensionalen Projektionsbildern des Inneren des Untersuchungsobjekts, insbesondere um Röntgen-Durchleuchtungsbilder. Alternativ kann die Echtzeit-Bildsequenz aber auch durch Ultraschall-Echobildgebung oder endoskopische Bildgebung erzeugt werden.
Als anatomische Landmarke wird allgemein eine definierte, etwa punktförmige (d. h. im Verhältnis zu der Größe des Untersuchungsobjekts kleinvolumige) Struktur des Untersuchungsobjekts bezeichnet. Als Landmarke wird im Rahmen des Verfahrens insbesondere das Ostium einer Koronararterie oder die Ebene einer Herzklappe (z. B. der Aortenklappe) ausgewählt.
Die automatische Erfassung der Instrumentenposition innerhalb des Referenzbildes erfolgt erfindungsgemäß durch (elektronische) Mustererkennung und/oder Segmentierung des Instruments (genauer: der von dem Abbild des Instruments innerhalb des Referenzbildes eingenommenen Fläche). Bei flächenmäßig ausgedehnten Instrumenten wird ein charakteristischer Punkt des Instruments, z. B. das distale Herzklappenende oder eine Katheterspitze, als Messpunkt für die Position des Instruments herangezogen.
Die Zuordnung der Instrumentenposition zu der Position der Landmarke in den Tomographie-Bilddaten erfolgt insbesondere durch eine softwaretechnische logische Verknüpfung (link) der jeweiligen Positionsdaten.
Eine Kernidee des Verfahrens besteht darin, das in der Echtzeit-Bildsequenz mit abgebildete Instrument quasi als Positionsmarker zu verwenden, um die Bilder der Echtzeit-Bildsequenz und die Tomographie-Bilddaten miteinander zu registrieren, d. h. die beiden Bilddatensätze hinsichtlich der darin jeweils abgebildeten Bildinformation des Untersuchungsobjekts in räumliche Übereinstimmung zu bringen. Erst die Nutzung des – regelmäßig in den Echtzeit-Bilddaten stark kontrastierenden – Instruments als Positionsmarker erlaubt nämlich erkanntermaßen eine einfache und fehlersichere Automatisierung dieser Registrierung. Ohne die in der Echtzeit-Bildsequenz vorgenommene Markierung der anatomischen Landmarke durch das Instrument wäre dagegen erkanntermaßen die automatische Lokalisierung der Landmarke in den Bildern der Echtzeit-Bildsequenz aufgrund der vergleichsweise schlechten Bildqualität mit einem hohen numerischen Aufwand und einem vergleichsweise hohen Fehlerrisiko behaftet, wenn nicht gar unmöglich.
Die Zuordnung der im Referenzbild erfassten Instrumentenposition zu der Position der Landmarke im Tomographie-Bilddatensatz beinhaltet zunächst die Information, dass das Instrument im Untersuchungsobjekt die ausgewählte anatomische Landmarke erreicht hat. Aufgrund dieser Information kann die Instrumentenposition in dem Tomographie-Bilddatensatz bereits durch ein Symbol, z. B. ein Fadenkreuz, gekennzeichnet werden. Die Zuordnung enthält darüber hinaus aber auch die Information, an welcher Stelle im Referenzbild das Instrument und die Landmarke abgebildet werden. Dies ermöglicht es, in einer bevorzugten Fortentwicklung des Verfahrens das Referenzbild sowie gegebenenfalls nachträglich aufgenommene Folgebilder der Echtzeit-Bildsequenz dem Tomographie-Bilddatensatz bzw. Schnittbilddarstellungen desselben derart zu überlagern, dass das Instrument am Ort der anatomischen Landmarke in dem Tomographie-Bilddatensatz eingeblendet wird. Anstelle des gesamten Referenz- oder Folgebildes wird alternativ lediglich ein aus diesem Bild ausgeschnittenes Bildsegment, das dem Instrument entspricht, in den Tomographie-Bilddatensatz eingeblendet.
In einer Weiterentwicklung des Verfahrens wird nicht lediglich die Instrumentenposition zum Aufnahmezeitpunkt des Referenzbildes berücksichtigt, sondern auch die nachfolgende Bewegung des Instruments. Hierzu wird in Folgebildern der Echtzeit-Bildsequenz, die mittelbar oder unmittelbar nach dem Referenzbild aufgenommen werden, die Instrumentenposition – wie vorstehend im Zusammenhang mit dem Referenzbild beschrieben – erneut bestimmt. Die neu bestimmte Instrumentenposition im Folgebild wird mit der Instrumentenposition im Referenzbild verglichen. Dabei wird ein Verschiebungsvektor ermittelt, der die Änderung der Instrumentenposition zwischen dem Aufnahmezeitpunkt des Referenzbildes (Referenzzeitpunkt) und dem Aufnahmezeitpunkt des Folgebildes wiedergibt. Dieser Verschiebungsvektor wird dem Tomographie-Bilddatensatz zur Anzeige der Veränderung bzw. Abweichung der Instrumentenposition gegenüber dem Referenzzeitpunkt zugeordnet. Die Instrumentenposition bzw. das segmentierte Instrument werden somit in dem Tomographie-Bilddatensatz bzw. einem daraus abgeleiteten Schnittbild nicht mehr am Ort der Landmarke, sondern gegenüber diesem versetzt um den Verschiebungsvektor angezeigt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die einzige Figur eine Vorrichtung 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Vorrichtung 1 dient zur Abbildung des Inneren eines Untersuchungsobjekts, im Beispiel des Brustraums 2 eines Patienten 3, während eines minimal-invasiven medizinischen Eingriffs. Bei dem Eingriff handelt es beispielhaft um das Einsetzen eines medizinischen Instruments in Form einer künstli chen Herzklappe 4 (genauer: einer künstlichen Aortenklappe) durch einen transfemuralen Zugang mittels eines Katheters 5.
Die Vorrichtung 1 ermöglicht hierbei insbesondere die Navigation der Herzklappe 4 zu dem gewünschten Behandlungsort, im Beispiel dem Ausgang der linken Herzkammer.
Die Vorrichtung 1 umfasst im Wesentlichen ein (Röntgen-)C-Bogengerät 10 zur Aufnahme von nachfolgend näher beschriebenen Röntgenbildern des Patienten 3, einen Patiententisch 11 zur Lagerung des Patienten 3 sowie einen (Steuer- und Auswerte-)Rechner 12. Die Vorrichtung 1 umfasst ferner einen Bildschirm 13, der insbesondere zur Ausgabe von Bildern des Brustraums 2 dient.
Das C-Bogengerät 10 umfasst einen C-Bogen 20, an dessen beiden Enden ein Röntgenstrahler 21 bzw. ein Röntgendetektor 22 in Gegenüberstellung zueinander gehaltert sind. Der C-Bogen 20 ist an einem Sockel 23 gelagert und gegenüber diesem um eine horizontale Achse rotierbar. Er ist zusätzlich entlang der Bogenlinie – d. h. in der von dem C-Bogen 20 aufgespannten Ebene – verschwenkbar. Ein Zentralstrahl 24 des C-Bogengeräts 10 kann somit in quasi beliebigen Orientierungen bezüglich des umgebenden Raums eingestellt werden. Als Zentralstrahl 24 ist hierbei der Raumvektor bezeichnet, der einen Fokus 25 des Röntgenstrahlers 21 mit einem Zentrum des Röntgendetektors 22 verbindet und hierbei insbesondere senkrecht zur Detektorfläche ausgerichtet ist.
Das C-Bogengerät 10 und der Patiententisch 11 werden vor Beginn des Eingriffs zunächst derart zueinander angeordnet, dass der Brustraum 2 des Patienten 3 mit dem zu behandelnden Herzkammerausgang in einem (in der Darstellung durch gepunktete Linien angedeuteten) Aufnahmebereich 26 des C-Bogengeräts 10 liegt.
Das C-Bogengerät 10 wird in zwei verschiedenen Betriebsarten verwendet, nämlich einerseits vor dem Eingriff zur Erzeugung eines präinvasiven Tomographie-Bilddatensatzes (nachfolgend als Tomogramm T bezeichnet), und andererseits während des Eingriffs zur Aufnahme einer (Durchleuchtungs-)Bildsequenz D.
Zur Erstellung des Tomogramms T werden unter entsprechender Verstellung des C-Bogens 20 durch ein entsprechendes, im Rechner 12 implementiertes Steuerprogramm (Röntgen-)Projektionsbilder P des Brustraums 2 aus einer Vielzahl unterschiedlicher Projektionsrichtungen aufgenommen. Diese Projektionsbilder P werden einer softwaretechnisch in dem Rechner 12 implementierten Rekonstruktionseinheit 30 zugeführt, die hieraus unter Anwendung eines 3D-Rekonstruktions-Algorithmus das Tomogramm T berechnet. Das Tomogramm T enthält in an sich bekannter Weise eine dreidimensionale digitale Bildinformation des Brustraums 2, insbesondere also der Herzgegend des Patienten 3. Das Tomogramm T kann über den Bildschirm 13 insbesondere in Form von gerenderten 3D-Darstellungen oder in Form von Schnittbildern durch die dreidimensionale Bildinformation des Tomogramms T dargestellt werden.
Zur Aufnahme der Durchleuchtungs-Bildsequenz D wird das C-Bogengerät 10 durch ein entsprechendes, im Rechner 12 implementiertes Steuerprogramm in schneller Folge, insbesondere etwa 30 Mal pro Sekunde, zur Aufnahme jeweils eines Durchleuchtungsbildes (nachfolgend auch als Einzelbild bezeichnet) angesteuert. Die Einzelbilder der Bildsequenz D werden zumindest während des nachfolgend beschriebenen Verfahrensablaufs aus einer vorgegebenen Projektionsrichtung, d. h. unter unveränderter Orientierung des C-Bogens 20 und damit des Zentralstrahls 24, im umgebenden Raum aufgenommen.
Infolge der schnellen Aufnahmerate, mit der die Einzelbilder aufeinander folgend erzeugt werden, vermittelt die Bildsequenz D eine Echtzeit-Abbildung des Brustraums 2. Die Einzelbilder der Bildsequenz D können als Bewegbildfolge über den Bildschirm 13 ausgegeben werden. Die Bildsequenz D oder Ein zelbilder derselben können zudem im Rechner 12 oder in einem externen Speichermedium archiviert werden.
Im Vergleich zu den für die Tomogrammerstellung aufgenommenen Projektionsbildern P werden die Einzelbilder der Bildsequenz D aber mit wesentlich geringerer Röntgenstrahlungsintensität aufgenommen, um angesichts der oft vergleichsweise langen Gesamtbestrahlungsdauer während der Aufnahme der Bildsequenz D die Gesamtstrahlenbelastung des Patienten 3 vertretbar gering zu halten. Die Einzelbilder der Bildsequenz D weisen daher eine nur vergleichsweise schwache Bildqualität, insbesondere einen vergleichsweise schwachen Kontrast und eine nur vergleichsweise geringe Auflösung der organischen Strukturen des Brustraums 2 auf.
Mittels einer ebenfalls in dem Rechner 12 softwaretechnisch implementierten Lokalisierungseinheit 31 wird nun nach einem nachfolgend näher beschriebenen Verfahren anhand der Bildsequenz D und der darin abgebildeten Herzklappe 4 die der Herzklappenposition im Brustraum 2 entsprechende Position innerhalb des Tomogramms T ermittelt. Die Herzklappe 4 wird im Zuge dieses Verfahrens mit anderen Worten in dem präinvasiv aufgenommenen Tomogramm T lokalisiert.
Zur Lokalisierung der Herzklappe 4 in dem Tomogramm T wird zunächst – vor dem Eingriff oder während des Eingriffs – eine anatomische Landmarke des Brustraums 2 bestimmt, die sowohl in dem Tomogramm T als auch in Einzelbildern der Bildsequenz D dargestellt ist.
Die Landmarke wird in einfachster Ausgestaltung des Verfahrens durch die Lokalisierungseinheit 31 vorgegeben. Optional ist alternativ hierzu vorgesehen, dass ein Benutzer der Vorrichtung 1 die Landmarke aus mehreren von der Lokalisierungseinheit 31 angebotenen Alternativen auswählen kann. Bei der vorgegebenen bzw. auszuwählenden anatomischen Landmarke handelt es sich insbesondere um das Ostium einer Koronararterie oder um die Ebene der Aortenklappe im Brustraum 2 des Patienten 3.
An diese vorgegebene bzw. ausgewählte Landmarke wird die Herzklappe 4 durch den behandelnden Arzt im Brustraum 2 vorgeschoben. Die Herzklappe 4 wird konkret mit ihrem distalen Ende, also demjenigen Ende, mit welchem die Herzklappe 4 bestimmungsgemäß in der Aorta befestigt wird, an die Landmarke verschoben. Der behandelnde Arzt navigiert die Herzklappe 4 hierbei anhand der über den Bildschirm 13 angezeigten Bildsequenz D.
Nach erfolgter Positionierung der Herzklappe 4 an der Landmarke speichert die Lokalisierungseinheit 31 nun ein die Herzklappe 4 in dieser Position abbildendes Einzelbild der Bildsequenz D als Referenzbild ab. Die Lokalisierungseinheit 31 erkennt die korrekte Positionierung der Herzklappe 4 entweder automatisch oder wird durch einen nach erfolgter Positionierung der Herzklappe 4 ausgelösten Benutzerbefehl zur Speicherung des Referenzbilds veranlasst.
Innerhalb dieses Referenzbilds bestimmt die Lokalisierungseinheit 31 nun durch automatische Mustererkennung sowie automatische Segmentierung die von dem Abbild der Herzklappe 4 im Referenzbild eingenommene Position und Fläche. Als Position der Herzklappe 4 werden die dem distalen Klappenende zugeordneten Pixelkoordinaten des Referenzbildes ermittelt.
Bei der automatischen Erkennung der Herzklappenposition nutzt die Lokalisierungseinheit 31 den Umstand aus, dass die Herzklappe 4, die üblicherweise auf einem metallischen Stent aufgebracht ist, sich auch in den – vergleichsweise kontrastarmen und schlecht auflösenden – Einzelbildern der Bildsequenz D stark von der umgebenden Bildinformation abhebt und somit präzise und fehlersicher durch numerische Algorithmen erkennbar ist. In einfachster Ausführung basiert die automatische Erkennung der Herzklappe 4 auf einem einfachen Vergleich der Pixel-Grauwerte des Referenzbildes mit einem hinterlegten Schwellenwert, wobei Pixel mit den Schwellenwert überschreitenden Grauwerten der Herzklappe 4 zugerechnet werden.
Die so bestimmte Herzklappenposition innerhalb des Referenzbildes wird durch die Lokalisierungseinheit 31 mittels einer logischen Verknüpfung derjenigen Position des Tomogramms T zugeordnet, an welcher dort die anatomische Landmarke abgebildet ist. Die Position der Landmarke im Tomogramm T wird entweder automatisch durch die Lokalisierungseinheit 31 oder manuell – z. B. per Maus-Klick – durch einen Vorrichtungsbenutzer bestimmt. Der Ort der Herzklappe 4 ist somit – solange die Herzklappe 4 nicht von der Landmarke wegbewegt wird – auch bezüglich des Tomogramms T festgelegt und wird durch die Lokalisierungseinheit 27 innerhalb des Tomogramms T dargestellt.
Diese Darstellung erfolgt in einfachster Ausgestaltung des Verfahrens symbolisch, indem der Ort der Herzklappe 4 z. B. durch ein Kreuz in dem Tomogramm T gekennzeichnet wird. Zur besseren visuellen Darstellung der Herzklappenposition im Brustraum 2 blendet die Lokalisierungseinheit 27 alternativ das aus dem Referenzbild segmentierte Abbild der Herzklappe 4 in das Tomogramm T ein. Zur Darstellung auf dem Bildschirm 13 wird aus dem Tomogramm T hierbei insbesondere ein zweidimensionales Schnittbild quer zur Projektionsrichtung der Bilddatensequenz D in einer die Landmarke enthaltenden Ebene extrahiert, und diesem Schnittbild das segmentierte Abbild der Herzklappe 4 graphisch überlagert.
Um die Position der Herzklappe 4 im weiteren Verlauf des Eingriffs fortlaufend korrigieren zu können, wird auch in jedem, oder zumindest jedem n-ten (n = 2, 3, 4, ...), nach dem Referenzbild aufgenommenen Folgebild der Bildsequenz D die Position der Herzklappe 4 erneut erfasst. Durch Vergleich dieser neuen Herzklappenposition mit der bezüglich des Referenzbildes erfassten Herzklappenposition berechnet die Lokalisierungseinheit 31 einen Verschiebungsvektor, der die Positionsänderung der Herzklappe 4 zwischen dem Aufnahmezeitpunkt des Referenz bildes und dem Aufnahmezeitpunkt des Folgebildes wiedergibt. Diesen Verschiebungsvektor ordnet die Lokalisierungseinheit 31 dem Tomogramm T als Anzeige für die Änderung der Herzklappenposition zu. Die Lokalisierungseinheit 31 blendet die Herzklappe 4 somit nicht mehr am Ort der anatomischen Landmarke, sondern dieser gegenüber um den Verschiebungsvektor versetzt in das Tomogramm T bzw. das daraus abgeleitete Schnittbild ein. Bewegungen der Herzklappe 4 im Patientenkörper werden somit automatisch auf das Tomogramm T übertragen, so dass der behandelnde Arzt die Herzklappe 4 direkt anhand des Tomogramms T bzw. den daraus abgeleiteten Darstellungen navigieren kann.
Statt in Relation zu dem Referenzbild kann der Verschiebungsvektor äquivalenterweise auch zwischen der jeweiligen Instrumentenposition zweier Folgebilder berechnet werden. Der so berechnete Verschiebungsvektor wird dem Tomogramm T zur Anzeige der inkrementellen Änderung der Herzklappenposition gegenüber dem zuletzt berücksichtigten Folgebild zugewiesen.

Claims

Verfahren zur Lokalisierung eines in einem Untersuchungsobjekt (2) befindlichen medizinischen Instruments (4) in einem das Untersuchungsobjekt (2) vor Einführung des Instruments (4) abbildenden Tomographie-Bilddatensatz (T) anhand einer Echtzeit-Bildsequenz (D) des Untersuchungsobjekts (2), – bei welchem ein Bild der Echtzeit-Bildsequenz (D) als Referenzbild aufgenommen wird, wenn sich das Instrument (4) an einer vorbestimmten anatomischen Landmarke des Untersuchungsobjekts (2) befindet, die sowohl in dem Tomographie-Bilddatensatz (T) als auch in den Bildern der Echtzeit-Bildsequenz (D) abgebildet wird, – bei welchem die Position des Instruments (4) in dem Referenzbild durch Mustererkennung und/oder Segmentierung automatisch erfasst wird, und – bei welchem diese Instrumentenposition der Position der anatomischen Landmarke innerhalb des Tomographie-Bilddatensatzes (T) als Anzeiger für die Instrumentenposition zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, – bei welchem in einem nach Aufnahme des Referenzbilds aufgenommenen Folgebild der Echtzeit-Bildsequenz (D) die Instrumentenposition erneut durch Mustererkennung und/oder Segmentierung automatisch bestimmt wird, – bei welchem ein die Instrumentenposition im Referenzbild auf die Instrumentenposition im Folgebild abbildender Verschiebungsvektor bestimmt wird, und – bei welchem der Verschiebungsvektor dem Tomographie-Bilddatensatz (T) zur Anzeige der Abweichung der Instrumentenposition von der anatomischen Landmarke zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Echtzeit-Bildsequenz (D) mittels Röntgendurchleuchtung aufgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchen ein Bild (P) der Echtzeit-Bildsequenz (D) dem Tomographie-Bilddatensatz (T) überlagert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem das aus einem Bild (P) der Echtzeit-Bildsequenz (D) segmentierte Abbild des Instruments (4) an der zugeordneten Position des Tomographie-Bilddatensatzes (T) eingeblendet wird.