-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur endoskopischen Untersuchung des Magens eines Patienten mit einer mit einem externen Magnetsystem geführten, in den Magen eingebrachten Endoskopkapsel.
-
Zur endoskopischen Untersuchung der Innenoberfläche des Magens eines Patienten ist es beispielsweise aus der
DE 101 42 253 C1 bekannt, in den mit einer Flüssigkeit gefüllten Magen eine Endoskopkapsel einzubringen, die ohne feste Verbindung nach außen im Magen durch externe, von einem den Patienten umgebenden Magnetsystem erzeugte Magnetfelder frei auf und innerhalb der Flüssigkeit manövrierbar ist und mit einer in ihr angeordneten Videokamera Bilder aus dem Inneren des Magens aufnimmt.
-
Bei einer solchen magnetgeführten Kapselendoskopie erfolgt die Steuerung der Endoskopkapsel mit Hilfe von manuell betätigten Eingabegeräten, beispielsweise einem Joystick oder einer Rollkugel, ausschließlich auf der Grundlage der von der Endoskopkapsel übermittelten, in kurzen Zeitabständen aufeinanderfolgenden Videobilder, die der die Diagnose durchführende Arzt. außerdem hinsichtlich gegebenenfalls vorhandener diagnostisch relevanter Bildinhalte verarbeiten muss. Aufgrund der freien Beweglichkeit der Endoskopkapsel ist es jedoch für den untersuchenden Arzt schwierig, lückenlos die gesamte Innenwand des Magens zu erfassen, sodass das Risiko besteht, dass diagnostisch relevante Bereiche und Details übersehen werden können.
-
Aus der
DE 10 2005 032 579 A1 ist ein Verfahren zur 3D-Rekonstruktion von Bildern bekannt, die von einem miniaturisierten medizinischen Gerät aufgenommen werden, bei dem es sich insbesondere um eine Endoskopkapsel handelt, bei dem durch Segmentierung einer anatomischen Landmarke und durch Aufnahme von Bildern aus unterschiedlichen Positionen, die diese Landmarke enthalten, durch Ermittlung der bei der Aufnahme der Bilder jeweils eingenommenen Position der Endoskopkapsel mit Hilfe eines Positionserfassungssystems ein 3D-Modell der inneren Organwand erstellt wird.
-
Aus der
DE 10 2009 011 831 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Navigation einer Endoskopkapsel bekannt, bei dem die Endoskopkapsel automatisch derart gesteuert wird, dass die Position eines im Bild identifizierten Strukturmerkmals unverändert bleibt, während der Abbildungsmaßstab gezielt vergrößert oder verkleinert wird.
-
Ein Verfahren zum Segmentieren einer anatomischen Struktur in einem digitalen Bild ist auch in der
US 2011/0026785 A1 beschrieben.
-
Aus der
US 2010/0249507 A1 ist ein Verfahren zum Führen eines Endoskops bekannt, bei dem die Spitze des Endoskops auf ein oder mehrere Strukturmerkmale (landmarks) gesteuert werden kann.
-
In der
US 2010/0307517 A1 ist ein Steuersystem für eine magnetgeführte Endoskopkapsel offenbart, bei dem mit Hilfe eines Detektors die Richtung der Endoskopkapsel erfasst wird, auf deren Grundlage eine Steuerung des Magnetfeldes erfolgt, um die Endoskopkapsel in eine vorgegebene Richtung zu steuern.
-
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur endoskopischen Untersuchung des Magens eines Patienten mit einer von einem externen Magnetsystem geführten, in den Magen eingebrachten Endoskopkapsel anzugeben, bei dem die Steuerung der Endoskopkapsel für den Bediener erleichtert ist. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine nach diesem Verfahren arbeitende Einrichtung anzugeben.
-
Hinsichtlich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe gemäß der Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Gemäß diesen Merkmalen wird das Verfahren mit einer Endoskopkapsel durchgeführt, die mit Positionsmarken versehen ist, mit denen die Position und Orientierung der Endoskopkapsel im Magen mit einer außerhalb des Patienten angeordneten Positionserfassungseinrichtung erfasst werden, und mit der eine Vielzahl von Einzelbildern aus dem Inneren des Magens aufgenommen werden, und umfasst die folgenden Schritte:
- a) In einem ersten Zeitabschnitt nach Erreichen des Magens werden nacheinander eine Mehrzahl voneinander verschiedener anatomisch signifikanter Positionen an der Innenwand des Magens automatisch oder mit einem von einem Bediener geführten Eingabegerät angefahren,
- b) die zu diesen Positionen an der Innenwand jeweils gehörenden Positionsdaten werden mit der Positionserfassungseinrichtung erfasst und gespeichert,
- c) mit den Positionsdaten wird ein anatomisches Ausgangsmodell eines Magens skaliert und ein an die tatsächliche Form des Magens angepasstes Magenmodell erzeugt,
- d) das auf diese Weise erzeugte Magenmodell wird zur Steuerung der Endoskopkapsel herangezogen.
-
Durch diese Vorgehensweise sind die Abmessungen des Magens und seine Lage im Bezugssystem der Positionserfassungseinrichtung und damit auch des Magnetsystems zumindest annähernd bekannt, so dass der Bediener auf der Grundlage der von der Positionserfassungseinrichtung übermittelten Positionsinformation stets die aktuelle Orientierung und Position der Endoskopkapsel innerhalb des Magens kennt. Auf diese Weise ist ihm die gezielte Steuerung der Endoskopkapsel zur lückenlosen Abbildung der gesamten Innenwand des Magens erleichtert.
-
Das Erreichen einer Position an der Innenwand wird vorzugsweise automatisch dadurch erkannt, dass bei Ausüben einer vom Magnetsystem auf die Endoskopkapsel wirkenden Kraft eine Bewegung der Endoskopkapsel entweder unterbleibt oder eine erfolgende Bewegung eine von der Richtung des Kraftvektors abweichende Richtung aufweist. Dabei ist die Richtung des Kraftvektors durch die an das Magnetsystem übermittelten, vom Bediener über ein Eingabegerät eingegebenen Steuerbefehle bekannt und ein Erreichen der Wandfläche, d. h. ein Stillstand oder eine vom Kraftvektor abweichende Richtung einer Bewegung der Endoskopkapsel, wird über die Positionserfassungseinrichtung festgestellt. Grundsätzlich können zusätzlich auch Bildinformationen aufeinanderfolgender Einzelbilder herangezogen werden. So kann ein Ruhen der Endoskopkapsel festgestellt werden, wenn sich der Bildinhalt aufeinanderfolgender Einzelbilder nicht oder nur unwesentlich ändert.
-
Um möglichst schnell ein realistisches Magenmodell erstellen zu können, ist es von Vorteil, wenn das vorzugsweise als Gittermodell vorliegende Ausgangsmodell unter Berücksichtigung der anatomischen Gegebenheiten des Patienten, beispielsweise Geschlecht, Größe und Gewicht, aus einer Modellbibliothek ausgewählt oder rechnerisch erzeugt wird.
-
Ein solches Ausgangsmodell kann grundsätzlich aus einer dreidimensionalen Wiedergabe der Form des Magens bestehen, dessen Wandfläche keine Oberflächenstrukturen aufweist. Wenn außerdem jedem Ausgangsmodell ein Bildatlas zugeordnet ist, der beispielsweise aus standardisierten endoskopischen Einzelbildern aufgebaut ist, die typische Strukturen wiedergeben kann zu jeder Position und Orientierung, d. h. Ausrichtung der Systemachse der Endoskopkapsel im Magen ein dem von der Endoskopkapsel aufgenommenen „realen” Einzelbild entsprechender, aus standardisierten Einzelbildern zusammengesetzter Bildausschnitt aus dem Bildatlas zugeordnet werden, so dass das gezielte Anfahren bestimmter anatomischer Positionen an der Magenwand erleichtert ist. Hierzu kann es insbesondere für Endoskopkapseln, bei denen systembedingt eine Rollbewegung um die optische Achse der Videokamera nicht möglich ist, erforderlich sein, das aufgenommene Einzelbild oder den Bildausschnitt aus dem Bildatlas relativ zueinander in der Bildebene zu drehen, bis Einzelbild und Bildausschnitt maximal übereinstimmen.
-
Außerdem können die aufgenommenen Einzelbilder auf einfache Weise ortsrichtig der jeweiligen Wandfläche des Magens zugeordnet werden, so dass ein in der Regel zumindest in einer ersten Phase seines Aufbaus lückenbehafteter Bildteppich entsteht und der Bediener dementsprechend vorhandene Lücken gezielt anfahren und erfassen kann, um auf diese Weise ein geschlossenes, d. h. vollständiges Gesamtbild der Innenwand des Magens zu erhalten.
-
Auf diese Weise können in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens die von der Endoskopkapsel aufgenommenen Einzelbilder unter Zuhilfenahme der bei der Aufnahme jeweils vorliegenden Positionsinformationen auf das angepasste Magenmodell abgebildet werden und zu einem dreidimensionalen Bild zusammengefügt werden.
-
Insbesondere werden ein aus dem Bildatlas aufgebautes dreidimensionales Modellbild und das dreidimensionale Bild überlagert und optisch voneinander unterscheidbar angezeigt.
-
In einer weiteren vorteilhaften Fortbildung des Verfahrens wird im dreidimensionalen Bild ein zentraler Grundpfad definiert, entlang dem die Endoskopkapsel mit senkrecht zur Organwand orientierter optischer Achse unter gleichzeitiger Drehbewegung der optischen Achse um den Grundpfad verfahren wird, wobei während der Fahrt Einzelbilder aufgenommen werden.
-
Alternativ hierzu können auch Punkte entlang eines zentralen Grundpfads festgelegt werden, die mit der Endoskopkapsel angefahren werden und an denen die Endoskopkapsel angehalten und mit ihrer optischen Achse senkrecht zur Organwand ausgerichtet um den Grundpfad gedreht wird, wobei während der Drehbewegung Einzelbilder aufgenommen werden und der gegenseitige Abstand der Punkte derart gewählt ist, dass die an benachbarten Punkten von der Organwand erzeugt erzeugten Einzelbilder zumindest aneinander grenzen.
-
Wenn die Steuerung der Endoskopkapsel mit einem haptisch rückgekoppelten Eingabegerät erfolgt, bei dem einem Bediener durch unmittelbar vom Betätigungselement während des Betätigens auf das Betätigungsorgan des Bedieners ausgeübte Reize eine Annäherung oder zumindest ein Anstoßen an die Organwand signalisiert wird, ist die Bedienung erleichtert, da der Bediener zusätzlich zur Bildinformation eine intuitive mechanische Information darüber enthält, ob und in welchem Ausmaß die beabsichtige Bewegung möglich ist.
-
Hinsichtlich der Einrichtung wird die Aufgabe gemäß der Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 12 gelöst, die sinngemäß den in Patentanspruch 1 genannten Merkmalen entsprechen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung sind in den auf Patentanspruch 12 zurückbezogenen Unteransprüchen angegeben. Die Vorteile dieser Ausgestaltungen entsprechen dabei den zu den entsprechenden Verfahrensansprüchen angegebenen Vorteilen.
-
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele verwiesen. Es zeigen:
-
1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung in einem schematischen Prinzipbild,
-
2 eine schematische Darstellung eines zur Steuerung der Endoskopkapsel bevorzugt verwendeten Eingabegerätes,
-
3 und 4 unterschiedliche Ausführungsformen einer bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Endoskopkapsel,
-
5 einen dreidimensional veranschaulichten Magen, in dem sich eine Endoskopkapsel in unterschiedlichen Positionen bei der Kalibrierung befindet,
-
6 ein aus einem polygonisierten geschlossenen Netz gebildetes Ausgangsmodell eines Magens ebenfalls in einer dreidimensionalen Darstellung,
-
7 das auf eine Ebene projizierte Netz des Magens mit diesem bei der Kalibrierung in unterschiedlichen Positionen überlagerten realen Einzelbildern,
-
8 einen in den Magen gelegten Grundpfad, entlang dem sich die Endoskopkapseln zum Erzeugen eines vollständigen Abbildes der Innenwand des Magens bewegt.
-
1 zeigt eine Einrichtung zum Durchführen der erfindungsgemäßen kapselendoskopischen Untersuchung der Speiseröhre. Ein auf einer Patientenliege
2 positionierter, schematisch angedeuteter Patient P befindet sich mit seinem zu untersuchenden Körperbereich, im Beispiel der den Magen enthaltende Körperbereich, innerhalb eines Magnetsystems
4, wie es beispielsweise aus der
DE 10 2008 004 871 A1 bekannt ist. Der Patient P ist dabei von vier sogenannten Sattelspulen
6a–d umgeben, die auf einem Zylindermantel angeordnet sind und jeweils paarweise einander gegenüber liegen, so dass sie wie Helmholtz-Spulenpaare wirken und am Ort des Patienten P annähernd homogene Magnetfelder erzeugen können, die senkrecht zueinander und senkrecht zur Längsachse des Patienten P bzw. parallel zu dessen Transversal- und Medianebene verlaufen. An den Stirnseiten des vom Zylindermantel gebildeten Zylinders ist jeweils eine Ringspule
8a bzw. b angeordnet, mit denen ein homogenes Magnetfeld parallel zur Mittellängsachse des Zylinders erzeugt werden kann, das unabhängig davon, ob sich der Patient P in Rücken-, Seiten- oder Bauchlage befindet, etwa parallel zur Längsrichtung der Speiseröhre orientiert ist. Sattelspulen
6a–d und Ringspulen
8a, b legen einen Arbeitsraum
10 fest, der den zu untersuchenden Körperbereich, im Anwendungsfall den Magen des Patienten P aufnimmt.
-
Die aus den Spulen 6a–d und 8a, b gebildete innere Spulenanordnung ist außerdem noch von Flächenspulen 12a–d umgeben, mit denen gemeinsam mit den innenliegenden Spulen 6a–d und 8a, b die zur Navigation einer im Magen des Patienten P befindlichen Endoskopkapsel 20 erforderlichen magnetischen Gradientenfelder erzeugt werden können.
-
Die Spulen 6a–d, 8a, b und 12a–d werden über Steuersignale S von einer Steuer- und Auswerteeinheit 30 angesteuert, die durch Befehle generiert werden, die von einer Bedienperson im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Tastatur 32 bzw. ein schematisch in Form eines Joysticks veranschaulichtes Eingabegerät 34 eingegeben werden können. Bei dem Eingabegerät 34 handelt es sich vorzugsweise um ein 3D-Eingabegerät mit einer haptischen Rückkopplung, bei dem auf das Betätigungsorgan des Bedieners – Finger oder Hand – ausgeübte Reize eine Annäherung oder zumindest ein Anstoßen der Endoskopkapsel 20 an die Organwand signalisiert. Diese haptischen Signale bestehen beispielsweise in einem die Bedienung eines Betätigungselementes des Eingabegerätes 34 – im dargestellten Beispiel der „eigentliche” Bedienhebel des Joysticks – erschwerenden mechanischen Widerstand, wenn sich die Endoskopkapsel 20 innerhalb eines vorgegebenen Abstandes von der Innenwand des Magens befindet oder bereits an diese anstößt und der Bediener beim Betätigen des Eingabegerätes 34 eine zur Innenwand gerichtete Bewegung herbeiführen will.
-
Die Position und Orientierung der Endoskopkapsel 20 im Raum wird mit einem beispielsweise elektromagnetischen Positionserfassungseinrichtung 36 erfasst, das die ermittelten Positionsdaten X, bei denen es sich entsprechend der 6 Freiheitsgrade um Ortskoordinaten in einem beispielsweise durch das Magnetsystem 4 definierten ortsfesten Bezugssystem ergänzt um drei Winkel handelt, mit denen die Ausrichtung einer Systemachse der Endoskopkapsel 20 bzw. der optischen Achse einer in der Endoskopkapsel 20 befindlichen Videokamera angegeben wird, an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 weiterleitet.
-
Die von der Endoskopkapsel 20 aufgenommenen Einzelbilder werden vorzugsweise per Funk an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 übertragen und auf einem Monitor 36 wiedergegeben. In der Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 ist außerdem eine Software implementiert, mit deren Hilfe die nachfolgend erläuterten Verfahren durchgeführt werden.
-
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines 3D-Eingabegerätes 34 in Form eines mehrgelenkigen Bedienhebels 40. Der Bedienhebel 40 ist drehbar um mindestens eine Vertikalachse 41 und schwenkbar um eine Horizontalachse 42 auf einem Sockel 43 gelagert. In den Kardangelenken 44 befinden sich Sensoren, mit denen die relative Lage der Gelenkarme 45 des Bedienhebels 40 bezogen auf den Sockel 43 an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 übermittelt wird. Zusätzlich enthalten die Gelenke 44 Bremseinrichtungen für die haptische Rückkopplung. Ein zum Greifen des Bedieners vorgesehener Knauf 46 kann die Form der Endoskopkapsel aufweisen, so dass der Bediener die Endoskopkapsel so steuern kann, als wenn er sie unmittelbar in der Hand hätte.
-
3 und 4 zeigen schematisch gebräuchliche Ausführungsformen von Endoskopkapseln. In 3 ist eine Endoskopkapsel 20 vorgesehen, die annähernd die Gestalt eines Ellipsoids hat und in der ein Permanentmagnet 50 mit seiner magnetischen Achse auf der Systemachse 52 (die lange Achse des Ellipsoids) angeordnet ist. Auf diese Systemachse 52 sind an gegenüberliegenden Stirnseiten der Endoskopkapsel 20 Videokameras 54 angeordnet, deren optische Achsen 55 mit der Systemachse 52 zusammenfallen. In der Figur ist außerdem gestrichelt das jeweilige Bildfeld 56 der Videokameras 54 eingezeichnet. Systembedingt kann mit der in 3 dargestellten Endoskopkapsel 20 keine Rollbewegung 56 um die Systemachse 52 durchgeführt werden. Daher ergibt sich bei Verwendung einer solchen Endoskopkapsel 20 die Notwendigkeit, die jeweils aufgenommenen Einzelbilder gegebenenfalls in der Bildebene zu drehen, um diese korrekt zu einem Gesamtbild zusammensetzen zu können. An bzw. in der Endoskopkapsel 20 sind außerdem schematisch angedeutete Positionsmarken 60 angeordnet, mit denen die Lage und räumliche Orientierung der Endoskopkapsel 20 durch die externe Positionserfassungseinrichtung registriert werden können. Alternativ hierzu können die Positionsmarken 60 auch als Sensoren mit aktiver Elektronik ausgestaltet sein, die beispielsweise die Position in einem beispielsweise zusätzlich von außen angelegten, gepulsten Magnetfeld elektromagnetisch erfassen. Als Positionsmarken 60 können auch aktive beispielsweise elektromagnetische Sender verwendet werden, deren Signale von einer externen Empfangseinheit erfasst und zur Positionsbestimmung verwendet werden.
-
Eine alternative Ausführungsform einer Endoskopkapsel 20 zeigt 4. In diesem Ausführungsbeispiel hat die Endoskopkapsel 20 die Gestalt einer Kugel, wobei die Videokameras 54 in diesem Ausführungsbeispiel nicht auf der magnetischen Achse des Stabmagneten 50 angeordnet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die optischen Achsen 55 der Videokameras 54 senkrecht zur durch die magnetische Achse definierten Systemachse 52 orientiert. In diesem Ausführungsbeispiel kann in jeder Lage der Systemachse 52 eine Rollbewegung der Endoskopkapsel 20 um die optische Achse 55 durchgeführt werden, so dass eine korrekte Drehorientierung der Einzelbilder durch Drehung der Endoskopkapsel 20 herbeigeführt werden kann.
-
5 veranschaulicht die Endoskopkapsel 20 in unterschiedlichen Positionen A–G innerhalb eines Magens 62, die während einer Kalibrierung angefahren werden. Die Kalibrierung dient dazu, Größe, Form und Lage des Magens 62 zu vermessen. Die während der Kalibrierung entweder manuell vom Bediener oder automatisch angefahrenen Positionen A–G werden benutzt, um ein in 6 dargestelltes Ausgangsmodell 64 eines Magens in der Weise zu skalieren, dass es den realen Magen 62 zumindest annähernd korrekt wiedergibt.
-
In Position A befindet sich die Endoskopkapsel 20 unmittelbar nach Verlassen der Speiseröhre 66 am Mageneingang 68. Auf der Grundlage von Vorabinformationen – Lage des Patienten und Auswahl eines geeigneten Ausgangsmodells – wird die nächste Position B angefahren, bis die Endoskopkapsel 20 die Innenwand des Magens 62 erreicht hat. Die Position B befindet sich an der dem Mageneingang 68 gegenüberliegenden Innenwand des Magens 62, und wird vom Bediener entweder manuell anhand der während der Fahrbewegung erzeugten Einzelbilder oder automatisch auf der Grundlage von Vorabwissen angefahren. Anschließend werden nacheinander die Positionen C–G angefahren. Die jeweils zu den Positionen A–G gehörenden Positionsdaten werden vom Positionserfassungseinrichtung registriert und dazu benutzt, das in 6 dargestellte Ausgangsmodell 64 zu skalieren, um ein an die tatsächliche Form und Größe des Magens 62 angepasstes Magenmodell zu erzeugen.
-
Das in 6 dargestellte Ausgangsmodell 64 besteht aus einem aus Polygonen 70, beispielsweise Dreiecke oder Vierecke aufgebauten geschlossenen Netz von dreidimensionalen Wandkoordinaten. Diesem Ausgangsmodell 64 können außerdem echte endoskopische Bilder zugeordnet sein, die aus Voraufnahmen von einem „Standardpatienten” gewonnen worden sind.
-
Auf der Grundlage der in den Positionen A–G gewonnenen Positionsdaten werden die 3D-Koordinaten der Eckpunkte der Polygone 70 des Ausgangsmodells 64 variiert, bis sich eine maximale Übereinstimmung zwischen diesen Positionsdaten und dem auf diese Weise aus dem Ausgangsmodell 64 hergeleiteten Magenmodell ergibt.
-
Nach der Anpassung des Ausgangsmodells 64 an den individuellen Patienten, d. h. Kalibrierung des aus den Polygonen 70 aufgebauten Netzes und Fertigstellung des Magenmodells wird die Haptik aktiviert, d. h. der Benutzer spürt z. B. immer dann einen mechanischen Widerstand, wenn die Endoskopkapsel an die Magenwand stößt. In einer Variante des Verfahrens wird zusätzlich ein Vorhalt berücksichtigt, d. h. der Widerstand wirkt bereits in einer einstellbaren Wandentfernung (z. B. minimale oder optimale Wandentfernung zur Bildaufnahme).
-
Während der Bewegung der Endoskopkapsel zu den Positionen A–G, d. h. während der zur Skalierung bzw. Kalibrierung durchgeführten Kalibrierfahrt werden bereits Einzelbilder aufgenommen, die dann mit Hilfe der ihnen zugehörigen Positionsinformationen in das Magenmodell eingepasst werden. Zwischen den bereits aufgenommenen Bereichen der Innenwand gegebenenfalls bestehende Lücken werden visuell beispielsweise als ”White Spaces” angezeigt. Dies ist in 7 veranschaulicht, die einen Ausschnitt des mit Polygonen 70 dargestellten Magenmodells zeigt, in das Einzelbilder 72, die während der Kalibrierfahrt in den Aufnahmepositionen A, B gewonnen wurden, eingefügt sind. Die nicht von den durch Schraffur in der Fig. dargestellten Einzelbildern 72 vollständig abgebildeten, entsprechend kenntlich gemachten Lücken (Teile eines Polygons oder vollständiges Polygon 72) können durch Aufnahmen in entsprechend gewählten und dementsprechend von der Endoskopkapsel angefahrenen Aufnahmepositionen A1, A2, A3 – die zugehörigen Einzelbilder 72 sind gestrichelt eingezeichnet – geschlossen werden, so dass die Innenwand des Magens sukzessive komplett abgedeckt wird.
-
Zum Magenmodell gehört auch optional eine Art Bildatlas, so dass für jede Position und Orientierung der Endoskopkapsel ein Modellbild zur Verfügung steht, dem jeweils ein aktuell von der Endoskopkapsel aufgenommenes aktuelles Einzelbild zugeordnet werden kann. Da bei der Verwendung einer ellipsoidförmigen Endoskopkapsel eine Rollbewegung um die optische Achse nicht möglich ist und in eine Information über die Drehposition der Endoskopkapsel um diese Achse nicht vorliegt, erfolgt eine Rotation des Einzelbildes in der Bildebene bis die Übereinstimmung zwischen Modellbild und aktuellem Einzelbild im gegenseitigen Überlappungsbereich optimal ist. Für direkt nacheinander aufgenommene Bilder stellen der direkt zuvor ermittelte Winkel und die lageverändernden Steuerungseinflüsse seit dem letzten Bild Vorabwissen dar, mit dem z. B. eine Verschiebung, Rotation und Perspektivenveränderung vorgenommen werden können, auf deren Basis dann mittels Bildverarbeitung eine Feineinstellung zum pflasterähnlichen Zusammenfügen der Einzelbilder zu einem Bildteppich durchgeführt wird.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung werden die aktuell aufgenommenen Einzelbilder mit dem angepassten Magenmodell überlagert, beispielsweise werden zumindest die zuvorderst liegenden Ansichten des Magenmodells teilweise transparent und zur besseren Differenzierung in unterschiedlichem farblichen Grundton. Aktuell bereits aufgenommene und erfolgreich zugeordnete Bereiche und/oder nicht erfasste Bereiche, die sogenannten ”White Spaces”, werden ebenfalls speziell markiert (koloriert) um sie besser voneinander unterscheiden zu können. Alternativ können auch die noch nicht erfassten Bereiche mit Modellbildern in anderer Kolorierung als die aktuellen Einzelbilder dargestellt werden.
-
Als Variante der Darstellung sowohl des Magenmodells als auch des aktuell aufgenommenen Bildteppichs dient die Betrachtung von außen als überwiegend konvexes Objekt, das zur Befundung als 3D-Objekt durch Rotationen, Panning, Zooming wesentlich einfacher zu handhaben ist als eine virtuelle Fahrt im Objekt.
-
Auf der Basis des Magenmodells kann auch automatisch eine Bildsequenz gewonnen werden, welche die gesamte Innenwand abbildet, indem gemäß 8 entlang der größten Ausdehnung des Magens ein zentraler Grundpfad 74 in Form eines Polygonzuges definiert wird, der sich aus mehreren geradlinigen Strecken zusammensetzt. Vom Beginn des Grundpfades 74 bis zum Ende werden Aufnahmepositionen F1 bis F9 im Abstand von etwa einer Bildbreite definiert, wobei die erste und die letzte Aufnahmeposition F1 bzw. F9 eine halbe Bildbreite von den Enden des Grundpfades 74 entfernt sind.
-
In jeder Aufnahmeposition F1-9 werden nun durch Rotation der Endoskopkapsel 20 um die aktuelle Richtung des Grundpfades 74 – dargestellt durch den Pfeil 76 – die noch nicht vorhandenen Aufnahmen erstellt. In einer Variante des Verfahrens kann es sich auch um eine von Anfang bis Ende systematisch fortschreitende Aufnahmesequenz handeln, bei der die Endoskopkapsel 20 entlang einer schraubenförmigen Bahnkurve 78 in Richtung des Pfeils 80 vorwärtsbewegt wird. Während der Vorwärtsbewegung, besonders aber auch zu Beginn und am Ende der automatischen Aufnahmesequenz ist zu beachten, dass die optische Achse der Videokamera möglichst senkrecht auf die abzubildende Innenwand des Magens ausgerichtet ist. Hierzu ist es erforderlich, dass der schraubenförmigen Vorwärtsbewegung um den Grundpfad 74 eine weitere Rotation der Endoskopkapsel 20 überlagert wird.
-
Die jeweils neu aufgenommenen Einzelbilder können außerdem dazu dienen, die Ablaufsteuerung zuverlässiger und genauer zu machen, indem sich überlappende Einzelbilder durch Methoden der Bildverarbeitung im Überlappungsbereich in Übereinstimmung gebracht werden und die hierzu erforderlichen mathematischen Transformationen, beispielsweise Drehungen in der Bildebene, zum Modifizieren der Steuersignale zum Steuern der Bewegung der Endoskopkapsel 20 herangezogen werden.
