-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Messen anatomischer Objekte im Körper und/oder das Bemessen
eines chirurgischen Implantates oder von Teilen.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Es
könnte
erwartet werden, dass das Messen anatomischer Merkmale mit einem
dreidimensionalen Datensatz erfolgt, wie er beispielsweise aus Daten
rekonstruiert werden kann, die während
einer Computertomografie(CT)-Abtastung oder einer Magnetresonanzbild(MRI)-Abtastung
aufgenommen wurden. Die Ausrüstung
für die
CT- und MRI-Abtastungen sind kostspielig und groß. Außerdem sind sie nicht verfügbar, warm
und wo sie benötigt
werden. Beispielsweise ist die CT- und MRI-Ausrüstung im Allgemeinen nicht
für einen
Einsatz während
eines medizinischen Eingriffsverfahrens oder innerhalb eines Operationsraumes
oder Behandlungsbereiches verfügbar.
-
Wo
eine Kenntnis über
das anatomische Merkmal sehr wichtig ist, könnte eine CT- oder MRI-Abtastung vor dem
Verfahren vorgenommen werden, und das Verfahren könnte darauf
basierend geplant werden. Es gibt jedoch viel mehr medizinische
Verfahren und Eingriffe, die einen Vorteil aus der Kenntnis der
Größe eines
anatomischen Merkmals im Patienten ziehen könnten, wo die Kosten einer
CT-Abtastung nicht gerechtfertigt sind oder die CT-Ausrüstung nicht
verfügbar
ist. Beispielsweise ist es für
die Behandlung eines Tumors oder Aneurysmas oftmals hilfreich, dass
man die Größe des Tumors
oder Verschlusses kennt. Gleichermaßen wäre es hilfreich, vor den chirurgischen
Eingriffen, die das Implantieren von Stents, Schrauben, Nägeln oder
anderen Teilen im Körper
einschließen,
zu wissen, wie gut ein ausgewähltes
Teil passen wird, oder ob ein Teil von anderer Größe oder
Form geeigneter wäre.
-
Das
U. S. Patent Nr. 5799055 ,
worauf man sich nachfolgend bezieht, offenbart das Planen einer linearen
Bewegungsbahn für
das Einsetzen eines chirurgischen Instrumentes in den Körper eines
Patienten.
-
Das
U. S. Patent Nr. 5832422 offenbart
ein Handmessgerät,
das auf einem Röntgenbild
angeordnet wird, um die Größe eines
anatomischen Merkmals zu ermitteln, oder ob ein Implantatmuster
von geeigneter Größe ist.
-
Die
Erfindung stellt ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein gespeichertes
Programm bereit, wie sie in den Patentansprüchen 1, 9 und 10 definiert werden.
-
Anders
als CT- und MRI-Abtastungen werden Fluoroskopische Bilder leicht
erfasst und sind, verglichen mit CT- und MRI-Abtastungen, relativ
billig. Die Ausrüstung
kann, wenn es erforderlich ist, in einem Operation- oder Behandlungsraum
angeordnet werden, und sie kann im Verlauf eines Eingriffes benutzt
werden, wenn es erforderlich ist. Ein Arzt oder Chirurg hat ebenfalls
eine Kontrolle über
das Positionieren des Fluoroskopes relativ zum Patienten, wodurch
gestattet wird, dass der Arzt die Bilder nimmt, die er bevorzugt.
Bei einer genauen Kenntnis einer anatomischen Abmessung wird die
Chance für einen
Erfolg eines medizinischen oder chirurgischen Vorgehens oftmals
verbessert. Beispielsweise kann das genaue Ermitteln einer anatomischen
Abmessung mit einem Fluoroskop die Auswahl der richtigen Größe des implantierbaren
Teils oder die Herstellung eines nach Maß angefertigten Teils unterstützen, ohne
dass man CT- oder MRI-Abtastungen verwenden muss.
-
Eine
Ausführung
der Erfindung bestimmt den Abstand zwischen zwei oder mehreren anatomischen
Festpunkten. Mindestens ein erstes und ein zweites Fluoroskopisches
Bild werden aus unterschiedlichen – obgleich nicht zwangsläufig orthogonalen – Winkeln
vom gleichen Teil des Körpers
eines Patienten aufgenommen. Diese Bilder werden bei Verwendung
eines Computers in einem üblichen dreidimensionalen
Koordinatensystem des Arbeitsraumes oder Patienten erfasst. Ein
Benutzer gibt dem Computer mindestens zwei Punkte innerhalb des
ersten Fluoroskopischen Bildes an, die den anatomischen Festpunkten
innerhalb des ersten Bildes entsprechen, die vom Benutzer identifiziert
werden. Jeder der zwei Punkte, die im ersten Bild spezifiziert werden,
definiert in Übereinstimmung
mit einem vorgegebenen geometrischen Modell des Fluoroskopes eine
imaginäre „Sichtlinie" im dreidimensionalen
Koordinatensystem, das auf dem zweiten Bild angezeigt werden kann.
Der Benutzer weist auf den Computer mit Bezugnahme auf das zweite
Bild hin, wo längs
einer jeden imaginären
Sichtlinie der entsprechende anatomische Festpunkt liegt. Zusätzliche
Punkte im dreidimensionalen Koordinatensystem, die anderen anatomischen
Festpunkten entsprechen, können ebenfalls
vom Benutzer angegeben werden, sollte der Benutzer an der Ermittlung
einer Länge
einer gebogenen Linie interessiert sein, die durch sie (oder nahe
dazu) verläuft.
Der Computer ermittelt danach auf der Basis der Positionen innerhalb
des dreidimensionalen Koordinatensystems der angegebenen Punkte
die Länge
der Linie, die durch sie angegeben wird. Im Fall der zwei Punkte
wäre diese
Länge die gerade
Linie und verkörpert
daher den kürzesten
Abstand zwischen den zwei Punkten. Die Verwendung von zwei Punkten
wäre für das Ermitteln
einer Abmessung eines anatomischen Objektes nützlich, beispielsweise des
Durchmessers eines Blutgefäßes. Wenn
der Fall von drei oder mehreren Punkten angegeben wird, wäre diese
Länge eine
Linie, gerade oder gebogen, die durch die Punkte hindurchgeht. Beispielsweise
könnte
das Ermitteln der Länge
eines gebogenen Objektes, wie beispielsweise eines Abschnittes eines
Blutgefäßes, durch
Angeben einer Vielzahl von Punkten angemessen genau ermittelt werden,
die annähernd
die Mittellinie des Objektes anzeigen. Die Länge einer Kontur eines anatomischen
Objektes könnte
in einer gleichen Weise ermittelt werden.
-
Das
Maß der
Geschwindigkeit und das Maß der
Beschleunigung eines Objektes innerhalb des Körpers können ermittelt werden, indem
die Position des Objektes in aufeinanderfolgenden Fluoroskopischen
Bildern identifiziert wird, die in einem üblichen Rahmen erfasst werden,
aufgenommen in bekannten Zeitintervallen. Beispielsweise wird eine
Vorderkante oder Spitze einer Grenze der röntgensichtbaren Farbe, die
in ein Blutgefäß injiziert
wird, als eine Markierung verwendet, um die volumetrische Blutflussgeschwindigkeit
zu ermitteln.
-
Ein
weiterer Aspekt der bevorzugten Ausführung der Erfindung schließt eine
Definition eines dreidimensionalen virtuellen chirurgischen Objektes
ein. Das virtuelle chirurgische Objekt weist ein oder mehrere Merkmale
entsprechend einer oder mehreren physikalischen Eigenschaften eines
chirurgischen Objektes auf, das in den Patienten implantiert werden soll,
beispielsweise die Form und die Größe der äußeren Fläche des chirurgischen Objektes.
Der Computer zeigt eine zweidimensionale grafische Darstellung dieses
virtuellen chirurgischen Objektes, worauf man sich als ein projiziertes
chirurgisches Objekt bezieht, auf jedem der zwei oder mehreren Fluoroskopischen
Bilder an, die in einem üblichen
dreidimensionalen Koordinatensystem erfasst werden. Ein Benutzer
identifiziert mindestens einen Ausgangspunkt für das virtuelle chirurgische
Objekt innerhalb des Patienten, wie beispielsweise durch Identifizieren
eines Punktes in einem der Bilder, in dem sein projiziertes chirurgisches
Objekt in jenem Bild gezeichnet werden soll. Sobald eine Ausgangsposition
des virtuellen chirurgischen Objektes definiert ist, zeichnet der Computer
dann entsprechende projizierte chirurgische Objekte in allen Bildern.
Weil jedes projizierte chirurgische Objekt gezwungen wird, geometrisch dem
gleichen virtuellen chirurgischen Objekt im dreidimensionalen Raum
zu entsprechen, wird eine Handhabung mittels einer Benutzereingabe
eines projizierten chirurgischen Objektes eine Veränderung hinsichtlich
der Positionierung, Größe und/oder
Ausrichtung im virtuellen chirurgischen Objekt hervorrufen und daher
dazu führen,
dass der Computer das (die) projizierte(n) chirurgische(n) Objekt(e)
im (in den) anderen Bild (Bildern) neu zeichnet, um der Veränderung
zu entsprechen. Der Benutzer ist dadurch in der Lage, das virtuelle
chirurgische Objekt zu handhaben und seine Anpassung an die Anatomie des
Patienten zu ermitteln, basierend auf der Ausrichtung der projizierten
chirurgischen Objekte mit dem anatomischen Merkmal, das in jedem
der Bilder gezeigt wird. Wenn es erforderlich ist, kann der Benutzer
ein anderes vordefiniertes virtuelles chirurgisches Objekt ausprobieren
oder das virtuelle chirurgische Objekt neu bemessen oder neu formen,
indem ein oder mehrere Merkmale des virtuellen chirurgischen Objektes
verändert
werden. Der Benutzer kann die Merkmale durch Überarbeiten der Definition des
virtuellen chirurgischen Objektes und/oder durch Manipulation einer
oder mehrer der grafischen Darstellungen verändern, die die projizierten
chirurgischen Objekte darstellen. Sobald die geeignete Größe und/oder
Form des virtuellen chirurgischen Objektes ermittelt ist, kann die
Information verwendet werden, um das geeignetste vorgefertigte implantierbare chirurgische
Objekt auszuwählen,
um ein implantierbares chirurgisches Objekt nach Maß anzufertigen, um
die Ermüdungslebensdauer
(beispielsweise maximale Spannungen und Dehnungen) des implantierbaren
chirurgischen Objektes zu ermitteln, um zu ermitteln, ob ein implantierbares
chirurgisches Objekt nicht richtig funktionieren wird, sobald es
implantiert ist (beispielsweise das Abknicken eines Stenttransplantates
in einem gewundenen Gefäß), oder
um ein vorhandenes chirurgisches Objekt nach Maß anzufertigen.
-
Das
Vorangegangene ist eine Zusammenfassung der verschiedenen Aspekte
der offenbarten Ausführungen
der Erfindung ebenso wie der Vorteile, die durch diese Aspekte gebracht
werden. Es ist nicht beabsichtigt, den Bereich der Erfindung einzuschränken, wie
er in den als Anhang beigefügten
Patentansprüchen
definiert wird. Diese und weitere Merkmale und Vorteile der offenbarten
Ausführungen
werden als Nächstes
detailliert mit Bezugnahme auf die als Anhang beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Es
zeigen:
-
1 eine
zeichnerische Veranschaulichung eines Fluoroskopes und eines programmierten
Computers für
eine Verwendung bei der stereotaktischen Messung von anatomischen
Objekten;
-
2 eine
schematische Darstellung eines Computers;
-
3 ein
Artefakt zur Erfassung;
-
4 ein
Ablaufdiagramm der grundlegenden Schritte eines Verfahrens zum Messen
eines Abstandes einer Linie, die durch zwei oder mehr Punkte entsprechend
den anatomischen Festpunkten definiert wird, die von einem Benutzer
identifiziert werden, wobei zwei oder mehrere Fluoroskopische Bilder
verwendet werden;
-
5 eine
Probebildschirmanzeige des Computers in 1, die ein
anteriores/posteriores (A/P) Bild und ein sagittales Bild eines
Patienten anzeigt, aufgenommen vom Fluoroskop aus 1;
-
6 ein Ablaufdiagramm der grundlegenden
Schritte eines Computerverfahrens für eine Verwendung bei der Ermittlung
der Anpassung eines chirurgischen Implantates vor der Implantation
bei Verwendung von zwei oder mehreren Fluoroskopischen Bildern;
-
7 eine
Probebildschirmanzeige des Computers aus 1, die Bilder
eines Patienten mit einer zweidimensional grafischen Darstellung
eines virtuellen chirurgischen Objektes zeigt (wobei das Objekt
ein Stent ist);
-
8 eine
Probebildschirmanzeige vom Computer aus 1, die ein
erstes Bild eines Blutgefäßes zeigt,
wobei eine Injektion mit einer röntgensichtbaren
Farbe vorgenommen wurde, aufgenommen aus einer ersten Positur;
-
9 eine
Probebildschirmanzeige vom Computer aus 1, die ein
zweites Bild des Blutgefäßes zeigt,
aber aus einer zweiten Positur und zu einem Zeitpunkt nach dem ersten
Bild aufgenommen, das das Fortschreiten der Farbe innerhalb des
Blutgefäßes zeigt;
-
10 eine
Probebildschirmanzeige, die ein drittes Bild zeigt, das aus der
zweiten Positur aufgenommen wurde, aber zu einem Zeitpunkt nach
dem Zeitpunkt, zu dem das zweite Bild aufgenommen wurde, für den Zweck
des Messen des Abstandes, über
den sich die Farbe innerhalb des Blutgefäßes bewegt hat, und des Berechnen
einer Geschwindigkeit auf der Basis des Intervalls zwischen den
Zeitpunkten, zu denen das zweite und das dritte Bild aufgenommen
wurden.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
In
der folgenden Beschreibung betreffen gleiche Bezugszahlen gleiche
Teile.
-
Mit
Bezugnahme auf 1 erzeugt ein C-Arm-Fluoroskop 10 Fluoroskopische
oder Röntgenbilder
eines Körpers
auf einem chirurgischen Tisch 12. Der Abbildungsarm 14 des
Fluoroskopes 10 kann auf seiner Grundplatte so verschoben
werden, dass er um den Tisch herum gedreht werden kann, damit Bilder
aus unterschiedlichen Winkeln aufgenommen und dadurch unterschiedliche
Posituren erhalten werden können.
Das C-Arm-Fluoroskop ist ein repräsentatives Beispiel für Fluoroskope,
die typischerweise in Operationsräumen in Krankenhäusern eingesetzt
werden. Die Erfindung kann jedoch bei anderen Arten von Fluoroskopen
zur Anwendung gebracht werden. Ein Fluoroskop beleuchtet einen Zielkörper mit
elektromagnetischer Strahlung mit Röntgenwellenlängen und
misst oder registriert den resultierenden Schatten bei Verwendung
einer Kamera oder eines Filmes, die strahlungsempfindlich sind.
Das Fluoroskop kann für
entweder die diskontinuierliche Bilderfassung oder ein kontinuierliches
Video eingesetzt werden. Die kontinuierliche Fluoroskopie während eines
chirurgischen Vorgehens ist jedoch unerwünscht, weil sie den Chirurgen
und den Patienten einer übermäßigen Strahlung
aussetzt. Daher werden typischerweise Fluoroskopische Bilder von
einem Patienten unmittelbar vor oder während des chirurgischen Eingriffes
aufgenommen, um den Chirurgen bei der Planung der Operation zu unterstützen. Wie
es als Beispiel durch das C-Arm-Fluoroskop 10 veranschaulicht
wird, wird ein Fluoroskop leicht in irgendeiner Anzahl von willkürlichen
Positionen um den Patienten herum positioniert, verglichen mit anderen
Ausführungen
der medizinischen Abbildungsanlage. Außerdem ist die Fluoroskopie
relativ billig, verglichen mit den moderneren Formen der Bebilderung,
wie beispielsweise der Computertomografie (CT).
-
Kurz
mit Bezugnahme auf 1 und 2 ist der
Computer 20 eine Vorrichtung, wie beispielsweise ein programmierbarer
Arbeitsplatzrechner oder Tischcomputer, die in der Lage ist, bestimmte Prozesse
auszuführen,
wie nachfolgend in Verbindung mit 4 bis 9 beschrieben
wird. Programmierbare Tischcomputer, die für das Ausführen der Prozesse geeignet
sind, umfassen Personalcomputer, vernetzte Arbeitsplatzrechner und
Grafikarbeitsplatzrechner. 2 ist eine
schematische Darstellung der grundlegenden funktionellen Bauteile,
die in einem programmierbaren Mehrzweckcomputer typischerweise vorgefunden
werden. Der Computer ist mit einem Fluoroskop 10 für das Empfangen
von Fluoroskopischen Bildern mittels einer Bilderfassungskarte 22 verbunden.
Der Computer schließt
ein: einen Mikroprocessor 24 für laufende Software-Befehle;
einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 26 für die zeitweilige Speicherung
von Software-Befehlen und Daten während der Ausführung der
Programme; und ein Festplattenlaufwerk 28 für die nichtflüchtige Speicherung
von Daten, Programmen und anderen Arten von Dateien. Der Computer 20 ist
ebenfalls mit mindestens einem Grafikmonitor 30 verbunden.
Der Grafikmonitor 30 wird verwendet, um Fluoroskopische
Bilder anzuzeigen ebenso wie eine Benutzerschnittstelle für den Austausch
von Informationen und Befehlen zwischen den Prozessen, die auf dem
Computer ablaufen, und dem Benutzer bereitzustellen. Zwei Monitore
werden tatsächlich
in 1 gezeigt; der Monitor 30a zeigt ein
A/P-Bild an, und der Monitor 30b zeigt ein sagittales Bild
an. Ein einzelner Monitor kann jedoch verwendet werden, um zwei
oder mehrere Bilder in Mehrfachfenstern oder durch Schalten zwischen
den Bildern anzuzeigen. Die folgende Beschreibung wird sich auf
einen Computer mit einem einzelnen Monitor 30 beziehen
(2). Der Computer 20 ist ebenfalls mit
einem Benutzereingabegerät 32 verbunden.
Bei der Veranschaulichung schließt das Eingabegerät mehrere
Bauteile ein: eine Tastatur 34 für das Eingeben von geschriebenen
Befehlen und Informationen; und eine Rollkugel oder eine Maus 36 für das Bewegen
eines Cursors oder Zeigers auf dem Monitor. Die verschiedenen Bauteile
innerhalb des Computers stehen miteinander über eine Busstruktur in Verbindung,
die begrifflich durch den Bus 38 verkörpert wird.
-
Mit
Bezugnahme auf
1 und
3 müssen Fluoroskopische
Bilder, die aus verschiedenen Posituren oder Winkeln aufgenommen
werden, in einem üblichen
dreidimensionalen Rahmen oder Koordinatensystem erfasst werden,
in dem sich der Patient in einer unveränderlichen Position befindet.
Die Erfassung schließt
die Ermittlung einer Übereinstimmung
zwischen jedem Fluoroskopischen Bild und dem Arbeitsraum ein, in
dem der Patient liegt. Mehrere Verfahren können zur Anwendung gebracht
werden, um die Bilder zu erfassen. Typischerweise wurde die Erfassung
von der Positionierung des Fluoroskopes abgeleitet. Das bevorzugte
Erfassungsverfahren wird jedoch im
U.
S. Patent Nr. 5799055 von Peshkin und Santos-Munné beschrieben.
Entsprechend diesem Verfahren ein Artefakt
40 zur Erfassung,
das in einer unveränderlichen
Position relativ zum Patienten gehalten wird, während ein oder mehrere Fluoroskopische
Bilder aus unterschiedlichen Winkeln oder „Posituren" bei Verwendung des Fluoroskopes
10 erfasst
werden. Das Artefakt zur Erfassung wird bei Verwendung eines flexiblen
Armes
42 positioniert, der benachbart dem chirurgischen
Tisch
12 angeordnet ist. Der flexible Arm
42 schließt eine flexible
Armbaugruppe
44 mit einem Endflansch
46 ein. Das
Artefakt
40 zur Erfassung ist mit dem Endflansch
46 verbunden.
Der flexible Arm
42 kann die Position des Artefaktes
40 in
drei Dimensionen regulieren.
-
Das
Erfassungsverfahren von Peshkin und Santos-Munné hängt nicht von der Kenntnis
der Positionierung des Fluroskopes ab. Die Erfassung wird eher aus
den Fluoroskopischen Bildern ermittelt. Das Artefakt 40 zur
Erfassung ist mit Ausnahme einer Vielzahl von röntgensichtbaren Kugeln oder
Vergleichspunkten 48 röntgenstrahlendurchlässig. Beim veranschaulichten
Artefakt sind acht Vergleichspunkte vorhanden. Die Vergleichspunkte 48 sind
auf einem Fluoroskopischen Bild leicht identifizierbar. Die Positionen
dieser Vergleichspunkte relativ zu einem dreidimensionalen Koordinatensystem
werden durch das Artefakt fixiert und sind entweder konstruktiv oder
durch Messung bekannt. Das Artefakt ist so geformt, dass keiner
der Vergleichspunkte einen Schatten werfen wird oder irgendwelche
der anderen Vergleichspunkte blockieren wird, wenn annäherend orthogonale
Bilder aufgenommen werden. Aus den zweidimensionalen Stellen der
Projektionen dieser Vergleichspunkte in einem Fluoroskopischen Bild, die
kleine, gut definierte Punkte sind, können geometrische Projektionen
ermittelt werden, die einen dreidimensionalen Punkt irgendwo in
der Nähe
des Artefakts in einen projizierten Punkt auf dem Bild einbringen.
Das bewirkt eine Erfassung zwischen dem Bild und dem Arbeitsraum.
Mehrere Bilder können
jeweils relativ zum gleichen Artefakt zur Erfassung erfasst werden,
wodurch ebenfalls alle Bilder miteinander in Eingriff gebracht werden.
Das von Peshkin und Santos-Munné offenbarte Verfahren ermöglicht daher
die Ermittlung von geometrischen Projektionsbeziehungen, die jedes
der zwei oder mehreren erfassten Fluoroskopischen Bilder mit dem
dreidimensionalen Arbeitsraum um und innerhalb des Körpers des
Patienten in Beziehung bringen, ungeachtet im Wesentlichen der willkürlichen
Positionierung des Fluoroskopes. Es besteht keine Forderung, dass
die Posituren orthogonal sind; es besteht auch nicht eine Notwendigkeit,
das Fluoroskop zu instrumentieren, so dass die Positurwinkel gemessen
werden können.
-
Entsprechend
dem Erfassungsverfahren, das im Detail im
U. S. Patent Nr. 5799055 beschrieben
wird, werden die zweidimensionalen Koordinaten der Vergleichspunkte
innerhalb eines Bildes ermittelt. Das Bild wird danach erfasst,
indem die bekannten dreidimensionalen Koordinaten der Vergleichspunkte
in die zweidimensionalen Bildpunkte der Vergleichspunkte entsprechend
einem vorgegebenen geometrischen Modell projiziert werden, und danach
die Parameter des geometrischen Modells numerisch so optimiert werden,
dass die Projektionen der bekannten dreidimensionalen Koordinaten der
Vergleichspunkte am besten zu den identifizierten zweidimensionalen
Koordinaten im Bild passen. Dieses Verfahren wird für alle Bilder
wiederholt, die vom Körper
des Patienten und dem Artefakt zur Erfassung aufgenommen werden,
aber von einem Winkel aus, der von dem des ersten Bildes abweicht.
Daher werden eine Umwandlung und ihr Reziprokes für das Mapping
zwischen einem Punkt, der innerhalb des zweidimensionalen Bildes
definiert wird, bis zu einer Linie im dreidimensionalen Koordinatensystem erhalten.
Eine mathematische Beschreibung der numerischen Optimierung des
Modells und des Mappings können
im Anhang zum
U. S. Patent Nr. 5799055 vorgefunden
werden.
-
Mit
Bezugnahme auf 4 wird ein Verfahren 100 für das Messen
eines anatomischen Merkmales bei Anwendung des Systems aus 1 durch Angeben
von zwei oder mehreren anatomischen Festpunkten veranschaulicht.
Das Verfahren wird mit Bezugnahme auf 1 ebenso
wie auf 5 und 6 beschrieben.
Beim Schritt 102 erfasst ein Benutzer, wie beispielsweise
ein Arzt, eine Krankenschwester oder von einem Techniker, zwei oder
mehrere Fluoroskopische Bilder aus unterschiedlichen Winkeln oder Posituren
eines Teils eines Patienten, der auf dem Tisch 12 liegt
(1). Beispielsweise für den Zweck dieser Beschreibung
werden die erfassten Bilder aus einer anterioren/posterioren (A/P)
Positur und einer sagittalen Positur aufgenommen. Die Bilder werden jeweils
auf den Monitoren 30a und 30b angezeigt. Die Bilder
werden danach beim Schritt 104 in einem bekannten dreidimensionalen
Koordinatensystem erfasst, in dem sich der Patient befindet. Alternativ kann
ein Bild einzeln erhalten und erfasst werden. In diesem Fall würden die
Schritte 102 und 104 für jedes Bild wiederholt.
-
Wie
es vorangehend dargelegt wird, ist das Erfassungsverfahren des
U. S. Patentes Nr. 5799055 das
bevorzugte Verfahren zur Erfassung. Andere Verfahren könnten zur
Anwendung gebracht werden, aber ohne die Vorteile dieses Verfahrens.
5 veranschaulicht
das Aussehen eines Bildschirmes
200 des Monitors, wenn
ein A/P-Bild
202 angezeigt wird. Der Deutlichkeit halber
wurden die Umrisse der anatomischen Merkmale aus dem Bild weggelassen. Das
Bild enthält
eine Vielzahl von Punkten
204, die die Schatten der Vergleichspunkte
48 des
Artefakts
40 zur Erfassung sind (
3). Gleichermaßen zeigt der
Bildschirm
200 in
5 das sagittale
Bild
302 an, das eine Vielzahl von Punkten
304 enthält, die
die Schatten der gleichen Vergleichspunkte sind. Für eine genaue
Erfassung sollten alle Vergleichspunkte
48 im Artefakt
40 zur
Erfassung in jedem Bild erscheinen. Wenn nicht, wird das Artefakt
40 oder
der Abbildungsarm
14 so eingestellt, dass alle acht Vergleichspunkte
erscheinen.
-
Um
ein Bild zu erfassen, wird die Stelle eines Schattens eines jeden
Vergleichspunktes innerhalb eines Bildes identifiziert. Diese Stelle
wird bei Anwendung einer zweidimensionalen Koordinate angegeben,
die auf das Bild bezogen wird. Das kann vom Benutzer vorgenommen
werden, indem er mit einem Cursor oder einem anderen Zeigeelement
auf den Schatten zeigt, oder indem der Computer die Schatten der
Vergleichspunkte durch ihre Form und relativen Positionen bei Anwendung
eines Bilderkennungsalgorithmus verständlich ermittelt. Sobald die Stellen
der Schatten aller Vergleichspunkte innerhalb eines Bildes identifiziert
sind, erfasst der Computer das Bild mittels Verfahren, die im
U. S. Patent Nr. 5799055 beschrieben
werden. In Verbindung mit der Erfassung wird der Computer die Verzerrung
in den Bildern berücksichtigen,
die durch den Bildverstärker des
Fluoroskopes hervorgerufen wird, wie es im
U. S. Patent Nr. 5799055 beschrieben
wird. Beispielsweise wird eine derartige Verzerrung bewirken, dass
eine gerade Linie im dreidimensionalen Arbeitsraum des Patienten
im Bild gebogen erscheint. Um diese Verzerrung zu berücksichtigen,
kann der Computer die Verzerrung in den angezeigten Bildern korrigieren. Alternativ,
um die Verarbeitung zu vermeiden, die mit dem Korrigieren eines
jeden Bildes verbunden ist, kann der Computer die Verzerrung korrigieren,
wenn ein Mapping zwischen einem zweidimensionalen Koordinatenpunkt
in einem nichtkorrigierten Bild und dem dreidimensionalen Koordinatensystem
erfolgt. Obgleich es beim Verfahren in
4 oder dem
Verfahren in
6, das als Nächstes diskutiert
wird, nicht erforderlich ist, ist das Korrigieren der Bilder vorteilhaft,
insbesondere beim Verfahren in
7 und
8.
Die Bilder
202 und
302 in
5 sind korrigiert.
-
Sobald
die Bilder erfasst wurden, setzt sich der Prozess aus 4 mit
dem Schritt 106 fort, wobei der Benutzer dem Computer die
Stelle innerhalb eines der zwei Bilder, in dem Fall des A/P-Bildes 202 (5),
angibt, von zwei oder mehreren Punkten entsprechend jeweils den
zwei oder mehreren anatomischen Festpunkten angibt. Wenn ein Abstand
zwischen zwei anatomischen Festpunkten gewünscht wird, müssen nur
zwei Punkte angegeben werden. Sollte beispielsweise ein Chirurg
den genauen Durchmesser eines Tumors an einer speziellen Stelle wissen
wollen, werden die Punkte an den diametral entgegengesetzten Seiten
des Tumors angegeben. Sollte ein Benutzer die Länge einer gebogenen oder nichtlinearen
Fläche
oder eines anderen anatomischen Merkmals suchen, können mehrere
Punkte entlang ihrer Länge
angegeben werden. Sollte beispielsweise ein Chirurg die Länge einer
Arterie ermitteln wollen, die nicht geradlinig ist, kann die Mittellinie der
Arterie mit einer Vielzahl von Punkten angegeben werden, die entlang
ihrer Länge
beabstandet sind, die sich ihr nähert.
-
Für den Zweck
dieser Beschreibung hat ein Benutzer zwei Punkte angegeben, die
grafisch durch die Punkte 206 und 208 verkörpert werden,
die auf dem A/P-Bild 202 in 5 gezeichnet
werden, indem ein Cursor positioniert oder eine bestimmte andere Ausführung des
Zeigemechanismuselementes verwendet wird, um zwei anatomische Festpunkte
zu identifizieren und dem Computer zu signalisieren (beispielsweise
durch Klicken eines Mausknopfes), die Koordinaten des Zeigemechanismus
zu akzeptieren, während
die Punkte angegeben werden, die beim Messen eines anatomischen
Abstandes oder Abmessung verwendet werden. Der Computer zeichnet
oder zeigt dann innerhalb des Bildes 202 auf dem Computerbildschirm
einen Punkt an, der auf jeden anatomischen Festpunkt überlagert
wird, der durch den Benutzer angegeben wird. Durch Angeben dieser
zwei Punkte im A/P-Bild hat der Benutzer im Wesentlichen eine Sichtlinie
innerhalb des dreidimensionalen Raumes des Patienten angegeben,
der innerhalb des dreidimensionalen Koordinatensystems eindeutig
identifiziert werden kann, in dem das Bild erfasst wurde. Diese
Sichtlinie wird durch die vorangehend erwähnte Umwandlung ermittelt,
die jeden Punkt innerhalb des zweidimensionalen Bildes in das dreidimensionale
Koordinatensystem aufnimmt.
-
Fährt man
mit den Schritten 108 und 110 in 4 fort,
um jede Sichtlinie auf einen Punkt im dreidimensionalen Arbeitsraum
des Patienten zu reduzieren, gibt der Benutzer dem Computer die
Positionen der anatomischen Festpunkte im anderen Bild an, in diesem
Beispiel dem sagittalen Bild 302 in 5. Der Computer
zwingt jedoch den Benutzer, die Punkte anzugeben oder auszuwählen, die
längs einer
jeden Sichtlinie liegen. Um den Benutzer zu unterstützen, werden
die Sichtlinien für
die auf dem A/P-Bild 202 angegebenen Punkte durch Linien 306 verkörpert, die
vom Computer auf dem Bild 302 gezeichnet werden. Außerdem,
wenn es gewünscht wird,
kann der Computer innerhalb des dreidimensionalen Koordinatensystems
vorgegebene Stellen der Punkte angeben und entsprechende Projektionen
als Punkte 308 und 310 zeichnen. Sobald die Punkte
angezeigt werden, ist der Benutzer in der Lage, sie bei Verwendung
einer Maus oder eines anderen Zeigeelementes längs der Linien zu verschieben,
die durch die Pfeile 312 angezeigt werden, bis sie sich
mit den jeweiligen anatomischen Festpunkten ausrichten.
-
Beim
Schritt 112 in 4, sobald zwei Punkte im dreidimensionalen
Arbeitsraum definiert sind, berechnet der Computer den geradlinigen
Abstand zwischen ihnen und liefert ihn für eine Verwendung durch den
Benutzer, wie beispielsweise auf den Computerbildschirm 200 oder
zu einem bestimmten anderen Gerät.
Sollten mehr als zwei Punkte angegeben werden, passt der Computer
bei Anwendung gut bekannter Verfahren am besten eine Kurve an die Punkte
an, die in den Punkten endet, die am entferntesten voneinander sind.
Wenn es gewünscht
wird, könnte
der Benutzer die Art der Kurve angeben. Die Länge der Kurve wird dann berechnet,
und das Ergebnis wird dem Benutzer oder einem anderen Gerät zur Verfügung gestellt.
-
Nur
mit Bezugnahme auf 5 schließt der Bildschirm 200 vorzugsweise
eine grafische Benutzerschnittstelle ein. Die grafische Benutzerschnittstelle
wird durch Software-Knöpfe
und/oder Drop-Down
Menüs charakterisiert,
die gedrückt
werden können,
um die Betriebsart zu verändern,
oder um eine bestimmte vordefinierte Funktion oder Prozess durchzuführen. Vorzugsweise
werden die Knöpfe
auf dem Bildschirm außerhalb
des Bereiches angeordnet, in dem die Fluoroskopischen Bilder angezeigt
werden. Die Menüs
und die Knöpfe
können
kontextempfindlich ausgeführt
werden. Beispielsweise signalisiert in 5 der Wählknopf 210 dem
Computer, mit dem Prozess des Erfassen eines A/P-Bildes vom Fluoroskop
zu beginnen, der Knopf 212 startet einen Prozess für das Auswählen oder
Identifizieren der Vergleichspunkte innerhalb des Bildes für eine Erfassung,
und der Knopf 214 startet einen Prozess für das Berechnen
der Erfassung des Bildes in einem dreidimensionalen Koordinatensystem.
Der Wählknopf 314 startet
den Prozess des Erfassens eines sagittalen Bildes, der Knopf 316 startet
den Prozess des Identifizieren der Vergleichspunkte, und der Knopf 318 startet
den Prozess des Berechnens der Erfassung des Bildes. 5 schließt ebenfalls
einen Knopf 320 für
das Einleiten des Messprozesses des Schrittes 112 (4)
zwischen den angegebenen Punkten und einem Anzeigebereich 322 für das Anzeigen
der resultierenden Messung ein. Ebenfalls werden zwei Knöpfe veranschaulicht,
deren Verwendung in Verbindung mit einem alternativen Prozess für das Ermitteln
einer geeigneten Größe oder
Form für
ein Implantat beschrieben wird, wie in 6 und 7 veranschaulicht
wird; der Knopf 324 startet einen Prozess für das Laden
eines vordefinierten virtuellen chirurgischen Objektes, und der
Knopf 326 startet einen Prozess für das Bereitstellen von Parametern
des virtuellen chirurgischen Objektes durch Anzeige oder anderweitig.
-
Mit
Bezugnahme auf 6 und 7 beschreibt
das Verfahren 400 aus 6 einen
computerunterstützten
Prozess, mittels dessen Fluoroskopische Bilder verwendet werden
können,
um beim Auswählen
oder Definieren einer Größe und Form
eines chirurgischen Objektes zu unterstützen, das in einen Patienten
implantiert werden soll. Dieser Prozess kann in Verbindung mit dem
oder als eine Alternative zum Verfahren 100 zur Anwendung
gebracht werden, das in Verbindung mit 4 und 5 beschrieben
wird. Beispielsweise kann das Verfahren 100 (4)
zur Anwendung gebracht werden, um eine anfängliche Auswahl eines Implantates
vorzunehmen, und das Verfahren 400 kann zur Anwendung gebracht
werden, um die Auswahl zu prüfen und/oder
zu verbessern.
-
Der
Prozess 400 beginnt mit den Schritten 402, 403 und 404,
wobei zwei oder wahlweise mehrere Fluoroskopische Bilder erhalten
und in einem üblichen
dreidimensionalen Koordinatensystem erfasst werden. Diese Schritte
sind im Wesentlichen die gleichen wie die Schritte 102, 103 und 104 in 4. 7 ist
eine Veranschaulichung eines Bildschirmes 500, der durch
den Computer 20 (1) aufgebaut
wird. Er zeigt ein A/P-Bild 502 und ein sagittales Bild 602 an,
die während
des Schrittes 402 erfasst werden. Das A/P-Bild umfasst
ein Bild einer Arterie 504 eines Patienten, aufgenommen
in einer A/P-Positur. Die Punkte 506 entsprechen den Vergleichspunkten 48 im
Artefakt 40 zur Erfassung. Das sagittale Bild umfasst ein
Bild der Arterie 504 in einer sagittalen Positur. Die Punkte 604 entsprechen
den Vergleichspunkten im Artefakt 40 zur Erfassung.
-
Beim
Schritt 406 gibt ein Benutzer dem Computer einen Hinweis
auf eines der beiden Bilder an, in diesem Beispiel aber auf das
Bild 502, die Stelle eines virtuellen chirurgischen Objektes
oder Implantatmodells. Ein virtuelles chirurgisches Objekt ist ein dreidimensionales
Modell eines Objektes, das in einen Patienten implantiert werden
soll. Das Modell wird innerhalb des dreidimensionalen Koordinatensystems
definiert, in dem die Bilder erfasst werden. Bei diesem Beispiel
gibt ein Benutzer einen Punkt im Bild 502 an und schaltet
danach auf das Bild 602, um einen Punkt längs der
Sichtlinie zu kennzeichnen, der durch die Auswahl des Punktes auf
dem Bild 502 definiert wird, in das das virtuelle chirurgische
Objekt geladen wird. Das definiert dann einen Punkt im dreidimensionalen
Koordinatensystem, in dem ein virtuelles chirurgisches Objekt angeordnet
wird, dessen Koordinaten der Computer beim Schritt 408 ermittelt. Diese
Schritte werden in 7 nicht veranschaulicht.
-
Beim
Schritt 410 des Prozesses 400 (6) drückt der
Benutzer den Knopf 324, um ein vordefiniertes virtuelles
chirurgisches Objekt im gekennzeichneten Punkt zu laden. Der Computer
zeichnet dann auf den Bildern 502 und 602 eine
zweidimensionale grafische Darstellung des virtuellen chirurgischen
Objektes, das auf die Bilder projiziert wird, entsprechend dem vorgegebenen
geometrischen Modell, mit dem die Bilder im dreidimensionalen Koordinatensystem
oder Arbeitsraum erfasst wurden. Auf diese grafische Darstellung
wird man sich als ein projiziertes chirurgisches Objekt beziehen.
Beim veranschaulichten Beispiel ist das chirurgische Objekt ein Stent,
der in die Arterie 504 eingesetzt wird. Das dreidimensionale
Modell des Stents, das als das virtuelle chirurgische Objekt in
diesem Fall dient, ist ein Rohr mit einer Länge und einem Außendurchmesser,
die vom Benutzer angegeben oder festgelegt werden, um einen Stent
von einer bestimmten Standardgröße zu entsprechen.
In 7 ist das projizierte chirurgische Objekt ein
projizierter Stent 508 im Bild 502 und ein projizierter
Stent 606 im Bild 602. Die Veranschaulichungen
zeigen beide projizierten Stents innerhalb der Arterie 504.
Ein Chirurg kann jedoch die unterschiedlichen Größen und/oder Formen prüfen wollen,
um den geeignetsten Stent für
ein Implantieren in den Patienten zu ermitteln.
-
Beim
Schritt 412, um die beste Anpassung eines chirurgischen
Objektes an die Anatomie eines Patienten zu ermitteln, kann der
Benutzer die grafischen Merkmale der beiden projizierten chirurgischen
Objekte handhaben oder verändern,
um die Größe, Form
oder Ausrichtung des virtuellen chirurgischen Objektes zu verändern. Der
Benutzer handhabt das projizierte chirurgische Objekt mit einem Zeigeelement
oder durch Eingeben eines bestimmten Zahlenwertes, der eine Veränderung
beim projizierten chirurgischen Objekt anzeigt. Der Computer berechnet
dann als Reaktion auf diese Handhabung die Position, Größe und/oder
Ausrichtung des virtuellen chirurgischen Objektes neu und aktualisiert
beim Schritt 414 die projizierten chirurgischen Objekte
auf jedem Bild, so dass sie genaue Projektionen des virtuellen chirurgischen
Objektes bleiben. Alternativ oder zusätzlich zur Handhabung des projizierten
chirurgischen Objektes kann der Benutzer das virtuelle chirurgische
Objekt handhaben, indem direkt eine Veränderung bei einem oder mehreren
der Parameter des Modells für
das virtuelle chirurgische Objekt eingegeben wird. Die projizierten
chirurgischen Objekte auf den Fluoroskopischen Bildern 502 und 602 werden
daher durch das virtuelle chirurgische Objekt eingeschränkt: eine
Veränderung
bei einem der projizierten chirurgischen Objekte führt zu einer
Veränderung
bei den anderen projizierten chirurgischen Objekten. Sobald der
Benutzer mit der Anpassung zufrieden ist, liefert der Computer die
Parameter des Modells an den Benutzer oder an ein bestimmtes anderes
Gerät,
wenn es gewünscht
wird. Bei der offenbarten Ausführung
wird ein Software-Knopf 326 (7) bereitgestellt,
um zu veranlassen, dass der Computer auf dem Bildschirm die Parameter
des virtuellen chirurgischen Objektes 328 liefert oder
anzeigt (7). Mit diesen Parameter kann
ein geeignetes chirurgisches Objekt oder Implantat hergestellt oder
alternativ ausgewählt
werden, und es kann, wenn erforderlich, für ein Einsetzen abgewandelt werden.
-
Beim
veranschaulichten Beispiel kann der Umriss der äußeren Flächen des virtuellen Stents durch
den Benutzer gehandhabt werden, indem der scheinbare Durchmesser
des projizierten Stents 508, wie durch den Pfeil 510 und
den Pfeil 608 in 7 angezeigt
wird, oder seine Länge
gedehnt wird, wie durch den Pfeil 512 und den Pfeil 610 in 7 angezeigt
wird. Um die projizierten Stents zu dehnen, handhabt der Benutzer
bei der bevorzugten Ausführung
die projizierten Stents mit einem Zeigeelement, wie beispielsweise
einer Maus oder einer Rollkugel, die eine Position eines Cursors
steuert. Ein Zeigeelement ist für
einen Benutzer mehr intuitiv, wenn er versucht, die beste Anpassung
zwischen einem projizierten chirurgischen Objekt und einem anatomischen
Merkmal zu erhalten. Andere Arten von Zeigeelementen könnten verwendet
werden, wie beispielsweise ein Kontaktbildschirm. Es können jedoch
Zahlenwerte eingegeben werden, anstelle dass das Maß der Dehnung
angegeben wird.
-
Kompliziertere
Modelle eines virtuellen chirurgischen Objektes könnten ein
erneutes Formen, Biegen oder eine andere Handhabung berücksichtigen,
wie es beispielsweise durchgeführt
werden könnte,
um das Objekt vor oder während
der Implantation zu verändern.
Diese Modelle könnten
außerdem
programmiert werden, um den Chirurgen betreffs möglicher Fehler infolge der
Handhabung zu alarmieren oder den Benutzer betreffs zulässiger Veränderungen
einzuschränken.
Beispielsweise kann im Fall des Stents das Modell gestatten, dass der
rohrförmige
Stent gebogen wird, um sich an die Form einer Arterie anzupassen,
wie es beispielsweise während
des chirurgischen Eingriffes erfolgen könnte. Ein zu weites Biegen
des Stents kann verursachen, dass die Wand des Stents zusammenklappt oder
knickt, wodurch die Querschnittsströmungsfläche des Stents verringert und
dadurch sein Zweck zunichte gemacht wird. Das Modell könnte daher
entweder vor einem Problem mit einer Nachricht warnen, die Handhabung
in der Art und Weise verweigern, die vom Benutzer gewünscht wird,
oder einfach das resultierende Problem veranschaulichen – das Knicken
beim vorhergehenden Beispiel.
-
Mit
Bezugnahme auf 8, 9 und 10 sind
die Geschwindigkeiten der Objekte bei Verwendung der erfassten Fluoroskopischen
Bilder und Anwendung der vorangehend für das Messen der Abstände beschriebenen
Verfahren messbar. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit, mit
der röntgensichtbare
Farbe durch ein Blutgefäß strömt, ermittelt
werden, indem die Positionen der Farbe in den zwei Bildern, die
zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen werden, markiert, der
Abstand zwischen den markierten Positionen berechnet und die Geschwindigkeit
auf der Basis des Zeitintervalls zwischen den zwei Bildern bei Verwendung
der gut bekannten Formel des Abstandes, dividiert durch die Veränderung
der Zeit, berechnet werden. Bei der Geschwindigkeit kann eine Einschätzung der
volumetrischen Blutflussgeschwindigkeit basierend auf dem gemessenen
oder einer a priori Kenntnis des Durchmessers des Blutgefäßes vorgenommen
werden. Zwei unterschiedliche Verfahrensweisen können benutzt werden, um den
Abstand eines sich bewegenden Objektes zu messen. Beim ersten Verfahren
werden die Bilder vom Fluoroskop in mindestens zwei unterschiedlichen
Posituren erhalten und in einem üblichen
dreidimensionalen Koordinatensystem erfasst, um die Fähigkeit
des Angebens eines Punktes im dreidimensionalen Raum in jeder einer
Reihe von zweidimensionalen Bildern bereitzustellen, die von einer
einfachen Positur aufgenommen wurden. Bei einer zweiten Verfahrensweise,
wo das Blutgefäß und daher
die Bewegungsbahn des sich bewegenden Objektes relativ geradlinig
ist und innerhalb der Ebene des Bildes liegt, so dass keine Verkürzung zu verzeichnen
ist, können
die Bilder von nur einer Positur aufgenommen werden. Bei jedem Verfahren kann
der Computer Bilder vom Fluoroskop in regelmäßigen Intervallen erhalten,
typischerweise bis zu 30-mal pro Sekunde, so dass die Zeitintervalle
zwischen den Bildern bekannt sind.
-
8 wird
nur in Verbindung mit dem ersten Verfahren verwendet. In 8 wird
ein erstes Bild 802 vom Blutgefäß 803 in einer ersten
Positur erhalten. Man sieht, dass die röntgensichtbare Farbe 801 das
Blutgefäß durchquert.
Das Bild, das auf dem Bildschirm 800 gezeigt wird, wird
in einem bekannten Koordinatenrahmen erfasst. Beim veranschaulichten Beispiel
wird das Artefakt 40 (3) im Sichtfeld
des Fluoroskopes positioniert, was dazu führt, dass das Aussehen der
Punkte 804 den Schatten der Vergleichspunkte 44 verkörpert. Die
Position der Schatten werden benutzt, um das Bild in einem bekannten Koordinatenrahmen
in der vorangehend beschriebenen Art und Weise zu erfassen.
-
In 9 wurde
das Fluoroskop neu positioniert, um Bilder des Blutgefäßes in einer
zweiten Positur zu erfassen. Der Bildschirm 900 zeigt ein
zweites Bild 902 an, das zu einem Zeitpunkt nach dem ersten
Bild 802 aufgenommen wurde (8). Die Punkte 904,
die Projektionen der Vergleichspunkte 44 des Artefakts 40 (3)
sind, werden verwendet, um das Bild 902 im bekannten Koordinatenrahmen
in der vorangehend beschriebenen Art und Weise zu erfassen. Sobald
die Umwandlung der Erfassung erhalten wird, kann sie verwendet werden,
um alle anderen Bilder zu erfassen, die von dieser zweiten Positur
aufgenommen wurden. Die Position der Spitze der Grenze der röntgensichtbaren
Farbe 801 innerhalb des Blutgefäßes 803 wird mit dem
Punkt 906 markiert. Dieser Punkt definiert eine Sichtlinie
im Bild 802 in 8. Diese Sichtlinie wird durch
die gestrichelte Linie 806 im ersten Bild 802 angezeigt.
Weil das erste und zweite Bild jetzt erfasst sind, wird die dreidimensionale
Position der Spitze der Farbe durch ein Markieren mit dem Punkt 808 angegeben,
wo entlang der Sichtlinie 806 im ersten Bild 802 die
Mitte des Blutgefäßes angeordnet
wird. Der Punkt 808 und der Punkt 906 werden so
auf den gleichen dreidimensionalen Punkt eingeschränkt. Ebenfalls
können,
obgleich es nicht gezeigt wird, Linien, die annähernd die Achse des Gefäßes identifizieren,
im ersten und zweiten Bild gezeichnet werden, so dass die Position der
Grenze der Farbe immer mit Bezugnahme auf die Mitte des Gefäßes aufgenommen
werden kann.
-
Ein
drittes Bild 1002, das im Bildschirm 1000 in 10 angezeigt
wird, wird zu einer nachfolgenden Zeit aufgenommen, so dass der
Zeitintervall zwischen dem zweiten und dem dritten Bild bekannt
ist. Die Position der Spitze der Farbgrenze wird durch den Punkt 1004 markiert.
Der Punkt 1004 definiert eine Sichtlinie im ersten Bild 802 in 8,
die durch die gestrichelte Linie 810 verkörpert wird.
Der Punkt, in dem sich die Sichtlinie mit der Mitte des Blutgefäßes schneidet,
wird mit dem Punkt 812 markiert. Die Punkte 812 und 1004 werden
daher auf einen einzelnen Punkt im dreidimensionalen Koordinatensystem eingeschränkt, in
dem die Bilder 802, 902 und 1002 erfasst
werden.
-
Als
Reaktion auf die Aktivierung des Knopfes 320 berechnet
der Computer dann den Abstand zwischen den markierten Positionen
der Farbe. Der Abstand wird durch die Linie 1006 verkörpert. Das
Ergebnis wird im Ausgabefeld 322 vorgelegt. Zusätzliche
Bilder können
aufgenommen werden, um das Fortschreiten der Farbe zu zeigen, wobei
die Position der Farbe in jedem Bild angezeigt wird. Da der Zeitpunkt,
zu dem jedes Bild relativ zueinander erfasst wurde, bekannt ist,
kann die Geschwindigkeit der Farbe ermittelt werden. Weil die Geschwindigkeit
der Farbe annähernd
die gleiche wie die ihres Trägers
ist, ist daher die Geschwindigkeit des Blutflusses ebenfalls bekannt.
-
Außerdem kann,
wie durch die Dialogbox 910 angezeigt wird, der Computer
bei Verwendung gut bekannter Gleichungen das Volumen des Blutgefäßes bei
Benutzung des Durchmessers und der Geschwindigkeit einschätzen. Der
Durchmesser des Blutgefäßes kann
in der vorangehend beschriebenen Art und Weise oder durch Verwenden
der Einschätzung
des Durchmessers, die bereits bekannt ist, gemessen werden. Das
Aktivieren des Knopfes 908 bewirkt, dass die Flussgeschwindigkeit
berechnet und in der Dialogbox 910 angezeigt wird. Das
Aktivieren des Knopfes 912 bewirkt, dass die Dialogbox
angezeigt wird. Obgleich es nicht veranschaulicht wird, gestatten
die aufeinanderfolgenden Positionsmessungen der Farbgrenze kombiniert
mit den Zeitintervallen, in denen sie vorgenommen wurden, die Berechnung
der Beschleunigung der Blutflussgeschwindigkeit und der Mengen.
-
Beim
zweiten Verfahren, wenn der beobachtete Abschnitt der Bewegungsbahn
des beobachteten Objektes ziemlich geradlinig ist und im Allgemeinen
in die Ebene des Bildes fällt,
kann die Geschwindigkeit längs
des Weges der Bewegung des zu messenden Objektes bei Verwendung
mehrerer Bilder ermittelt werden, die nur von einer einzigen Positur
aufgenommen werden. Eine zweite Position, die anderenfalls verwendet
würde,
um die Spezifikation der Position auf die Farbgrenze in den Bildern
einzuschränken,
die von der ersten Position aufgenommen wurden, kann in dieser Situation
nicht erforderlich sein, insbesondere, wenn der Maßstab des
Bildes aus dem im Bild gezeigten Merkmal ermittelt werden kann.
Dieses zweite Verfahren ist das gleiche, wie es in Verbindung mit 9 und 10 beschrieben
wird, außer
dass ein Bild von einer zweiten Position des Fluoroskopes nicht
verwendet wird. Eine a priori Kenntnis der Abmessung eines anatomischen Merkmales
oder anderen Objektes innerhalb oder nahe der Ebene der Bewegungsbahn
des Objektes, beispielsweise die, die durch das Blutgefäß definiert wird,
gestattet die Ableitung eines Maßstabes, um damit die tatsächlichen
Abstände
zu ermitteln. Beispielsweise kann die Kenntnis der tatsächlichen
physikalischen Abmessungen eines Stents, der vorher im Blutgefäß angeordnet
wurde, oder des typischen Durchmessers oder der Länge des
zu beobachtenden Blutgefäßes verwendet
werden, um den Maßstab
zu schaffen, mit dem die Abstände
gemessen werden. Sobald der Maßstab
angegeben ist, kann der Computer benutzt werden, um die tatsächlichen Abstände auf
der Basis des Markieren des Fortschreitens der Farbe oder eines
anderen Objektes zu ermitteln. Dieses zweite Verfahren wird wahrscheinlich
weniger genau sein als das vorangehend beschriebene erste Verfahren,
und seine Nützlichkeit
ist auf spezielle Situationen begrenzt.
-
Wie
es erwähnt
wurde, können
beide Verfahren ebenfalls so angepasst werden, dass sie für das Messen
der Geschwindigkeiten und Beschleunigungen anderer Objekte, die
in den Fluoroskopischen Bildern sichtbar sind, verwendet werden
können, ebenso
wie um die Beschleunigung eines Objektes zu ermitteln.
-
Außerdem könnten bestimmte
Verfahren und die Vorrichtung, die in Verbindung mit 1 bis 10 vorangehend
beschrieben werden, angepasst werden, damit sie mit oder bei anderen
Arten von zweidimensionalen Bildern zur Anwendung gebracht werden
können,
obgleich sie einen speziellen Vorteil zeigen, wenn sie bei Fluoroskopischen
Bildern zur Anwendung gebracht werden.
-
Die
Erfindung wurde detailliert mit Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte
Ausführungen
beschrieben. Abwandlungen bei den offenbarten Ausführungen
können
vorgenommen werden, ohne dass man vom Bereich der Erfindung abweicht,
wie er durch die folgenden Patentansprüche definiert wird.