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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Mehrzahl von
Abbildungsvorschriften für die Abbildung von Punkten im
dreidimensionalen Raum auf Punkte in einem zweidimensionalen Röntgenbild
durch ein Röntgenbildaufnahmesystem. Die Punkte im dreidimensionalen
Raum sind in Volumenelementen eines realen Objekts enthalten, das
durch die Abbildungsvorschrift auf ein Flächenelement eines
Röntgenstrahlendetektors abgebildet wird, wobei dem Flächenelement
ein Punkt in einem zweidimensionalen Röntgenbild entspricht.
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Solche
Abbildungsvorschriften, häufig auch als so genannte Projektionsvorschriften
bezeichnet, sind notwendig, wenn aus einer Mehrzahl von zweidimensionalen
Röntgenbildern eine Volumeninformation zurückgewonnen
werden soll, nämlich im Rahmen der sogenannten 3D-Rekonstruktion,
die eine Rückprojektion, also eine Umkehr der Abbildungsvorschriften,
beinhaltet. Um eine 3D-Rekonstruktion gewinnen zu können,
müssen Röntgenbilder aus unterschiedlichen Perspektiven
aufgenommen werden. Hierzu wird klassischerweise ein Röntgen-C-Bogen,
der eine Röntgenstrahlenquelle und einen Röntgenstrahlendetektor
trägt, um eine Drehachse in unterschiedliche Stellungen
gedreht, und bei jeder Stellung wird ein Röntgenbild aufgenommen.
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Es
kann nun sein, dass ein Bildobjekt zu groß ist, als dass
der Röntgenstrahlendetektor das ganze Objekt erfassen könnte.
Zu diesem Zweck ist man dazu übergegangen, ein solches
Objekt nur teilweise aufzunehmen. Hierzu wird eines der abbildenden
Bauteile Röntgenstrahlenquelle und Röntgenstrahlendetektor,
typischerweise der Röntgenstrahlendetektor, bezüglich
des Röntgen-C-Bogens verfahren. In ein und derselben Stellung
des Röntgen-C-Bogens gibt es dann zwei unterschiedliche Relativstellungen
von Röntgenstrahlenquelle und Röntgenstrahlendetektor.
In der Regel genügt es, zwei solche Relativstellungen zu
wählen, um ein etwas größeres Objekt
mit den dann aufgenommenen beiden zweidimensionalen Röntgenbildern
vollständig zu erfassen. Bei einem robotergeführten
C-Arm ist eine Verfahrbarkeit des Röntgenstrahlendetektors gegenüber
dem C-Arm nicht erforderlich, hier können durch Verkippen
des Röntgenstrahlendetektors unterschiedliche Relativstellungen
erlangt werden.
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Durch
die Beweglichkeit des abbildenden Bauteils, nämlich insbesondere
des Röntgenstrahlendetektors, gibt es einen zusätzlichen
Freiheitsgrad, der bei der Definition der Abbildungsvorschrift, die
bei der 3D-Rekonstruktion benötigt wird, zu berücksichtigen
ist.
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Eine
Abbildungsvorschrift der genannten Art gewinnt man herkömmlicherweise
dadurch, dass ein Kalibrierobjekt, ein sogenanntes Kalibrierphantom, bei
genau den selben Einstellungen abgebildet wird, die später
zur Gewinnung der zweidimensionalen Röntgenbilder für
die 3D-Rekonstruktion eingenommen werden sollen. Man bildet das
Kalibrierobjekt ab und kann vorbestimmte Strukturen des Kalibrierobjekts
in den Bildern erkennen. Aufgrund eines Erkennungsalgorithmus lassen
sich dann den Strukturen in den einzelnen 2D-Röntgenbildern
Strukturen des Kalibrierobjekts zuordnen.
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Als
besonders effizient hat sich ein solches Kalibrierobjekt erwiesen
in dem, z. B. in einen zylindrischen Plexiglaskörper, eine
Mehrzahl von (kleinen) Körpern, die bevorzugt als Kugeln
ausgebildet sind, angeordnet sind. Bei Verwendung von Kugeln ist
es bekannt, Kugeln unterschiedlicher Größen zu
verwenden. Es genügt hierbei, wenn in den 2D-Röntgenbildern
erkannt werden kann, ob eine Kugel der ersten Größe
oder eine Kugel der zweiten Größe abgebildet ist.
Die Folge von Kugeln wird beim Kalibrierobjekt so gewählt,
dass jede Teilsequenz von acht Kugeln eindeutig einer bestimmten
Stelle zuzuordnen ist. Dadurch, dass die Kugeln zwei unterschiedliche
Größen haben können, lässt sich
dies wie ein binärer Code behandeln. Der Code repräsentiert
dann die Stelle in dem Kalibrierobjekt. Die Folge von Kugeln ist
typischerweise spiralförmig in dem Kalibrierobjekt angeordnet.
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Soll
nun für eine spätere 3D-Rekonstruktion eines solchen
Objekts, das zu groß ist, um vollständig in einem
einzelnen 2D-Röntgenbild abgebildet zu werden, eine Kalibrierung,
also eine Ermittlung von Abbildungsvorschriften, mit Hilfe des Kalibrierobjekts erfolgen,
so wird bei Wahl von unterschiedlichen Relativstellungen von Röntgenstrahlenquelle
und Röntgenstrahlendetektor das Kalibrierobjekt ebenfalls
in den einzelnen Röntgenbildern unvollständig
abgebildet. Um das größere interessierende Objekt
vollständig abbilden zu können, wählt
man nämlich extreme Stellungen des Röntgenstrahlendetektors.
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In
der
DE 10 2006
041 033 A1 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem die einzelnen
2D-Röntgenbilder eines interessierenden Objekts zu einem
virtuellen Bild zusammengesetzt werden, auf dessen Grundlage dann
eine Rückprojektion im Rahmen der 3D-Rekonstruktion erfolgt.
Die
DE 10 2007
026 115 A1 befasst sich damit, dass ein solches virtuelles Röntgenbild
lediglich für eine Filterung verwendet wird, anschließend
aber eine Rückabbildung auf die einzelnen Röntgenbilder
erfolgt und dann diese einzeln zum Erzeugen der 3D-Rekonstruktion
verwendet werden. Das vorliegende Verfahren knüpft an die in
der
DE 10 2007
026 115 A1 geschilderte Grundsituation an, dass Abbildungsvorschriften
zu zumindest zwei Relativstellungen von Röntgenstrahlenquelle
und Röntgenstrahlendetektor bei ein und derselben Stellung
des Röntgen-C-Bogens gewonnen werden müssen.
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Mit
einem Verfahren zum Ermitteln einer Abbildungsvorschrift befasst
sich auch die
DE
10 2007 042 333 A1 . Hierbei wird die Abbildungsvorschrift
bei einer Stellung der abbildenden Bauteile ermittelt, und beim
Verbringen in eine andere Stellung werden Parameter ermittelt, die
die Art des Verfahrens bestimmen. Unter Zuhilfenahme dieser Verfahrparameter erfolgt
dann eine Umrechnung, um eine Abbildungsvorschrift auch zu der weiteren
Stellung zu erlangen.
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In
der Praxis hat man die Abbildungsvorschriften nicht ableiten können,
ohne weitere zweidimensionale Röntgenbilder aufzunehmen.
Bei Verwendung des Kalibrierobjekts mit spiralförmiger
Folge von Kugeln in binärer Codierung ging man bisher davon
aus, dass zumindest acht aufeinanderfolgende Kugeln gleichzeitig
in demselben Röntgenbild abgebildet sein müssen,
um Sequenzen eindeutig zuordnen zu können. Da bei extremen
Stellungen des Röntgenstrahlendetektors nicht oder nur
in geringem Anteil solche Folgen mit acht Kugeln abgebildet sind, nimmt
man bisher zusätzlich zu den eigentlichen für die
Kalibrierung notwendigen Röntgenbildern bei Extremstellungen
des Röntgenstrahlendetektors auch Röntgenbilder
bei mittigen Stellungen des Röntgenstrahlendetektors auf.
Bei einer mittigen Stellung des Röntgenstrahlendetektors
ist nämlich ein großer Teil des Kalibrierobjekts,
wenn nicht das vollständige Kalibrierobjekt, zu sehen,
so dass die einzelnen Kugelsequenzen eindeutig und mit herkömmlichen
Algorithmen zugeordnet werden können.
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Es
ist sehr aufwändig, wenn eine zusätzliche Folge
von 2D-Röntgenbildern, nämlich bei mittiger Stellung
des Röntgenstrahlendetektors zu unterschiedlichen Stellungen
des Röntgen-C-Bogens, aufgenommen werden muss. Insbesondere
ist das Röntgenbildaufnahmesystem und das dieses bedienende
Personal für eine bestimmte Zeit wegen der Notwendigkeit
der Gewinnung dieser zusätzlichen Bilder nicht für
andere Aufgaben frei.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, bei der oben geschilderten Ausgangssituation,
dass eine Mehrzahl von Abbildungsvorschriften für unterschiedliche Relativstellungen
von Röntgenstrahlenquelle und Röntgenstrahlendetektor
bei gleicher Stellung des Röntgen-C-Bogens gewonnen werden
sollen, im Vergleich zum Stand der Technik für eine Zeitersparnis
zu sorgen.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
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Während
bisher eine Zuordnung zu den einzelnen Röntgenbildern bezüglich
der Frage, welche der vorbestimmten Strukturen wo in diesen Röntgenbildern
abgebildet sind, auf Grundlage eines gesondert aufgenommenen Röntgenbildes
erfolgt, erfolgt vorliegend erfindungsgemäß der
Schritt des Zuordnens ausschließlich unter Verwendung der
Mehrzahl von Röntgenbildern, in denen des Kalibrierobjekt
jeweils unvollständig abgebildet ist. Diese Zuordnung genügt,
um die jeweiligen Abbildungsvorschriften ableiten zu können.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es bei Verwendung geeigneter
Analysemethoden möglich ist, auch bei Abbildung von weniger
als acht Kugeln in einer Sequenz in den einzelnen Röntgenbildern
zuverlässige Zuordnungen zu machen bzw. dass auch bei anderen
Kalibrierobjekten solche Zuordnungen ausschließlich auf
Grundlage der für die Ableitung der Abbildungsvorschriften
benötigten Röntgenbilder möglich ist.
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Es
ist insbesondere möglich, dass das Zuordnen zu jedem der
Mehrzahl von Röntgenbildern gesondert erfolgt. In der Vergangenheit
wurden insbesondere solche Verfahren beschrieben, durch die Fehler
bei derartigen Zuordnungen verringert sind. Ein Beispiel ist in
der nach dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung veröffentlichten
DE 10 2008 035 656 beschriebene
Verfahren. Bei diesem Verfahren werden Fehlergrößen
ermittelt und aufgrund des Wertes dieser Fehlergrößen
entschieden, ob eine bestimmte Zuordnung als gültig anzusehen
ist oder nicht. Ein anderes Verfahren, das erfolgreich angewendet
werden könnte, ist das in dem Artikel
„Geometry
Calibration for Arbitrary Trajectories" von Dr. Florian
Vogt beschriebene Verfahren. Dieser Artikel wurde von der
Siemens AG im Jahre 2008 veröffentlicht.
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Eine
besonders zuverlässige Zuordnung von Strukturen des Kalibrierobjekts
zu Strukturen in den Röntgenbildern erhält man allerdings
auf jeden Fall dann, wenn aus der Mehrzahl von Röntgenbildern
ein kombiniertes Röntgenbild zusammengesetzt wird, wobei
die Mehrzahl von Röntgenbildern typischerweise so definiert
sind und/oder das Kalibrierobjekt so gewählt ist, dass
das kombinierte Röntgenbild das Kalibrierobjekt dann vollständig
zeigt. Im Rahmen des Zuordnens kann so das kombinierte Röntgenbild einer
automatischen Strukturerkennung unterworfen werden. Beispielsweise
kann bei Verwendung des oben beschriebenen Kalibrierobjekts in dem
einen Röntgenbild eine Folge von vier Kugeln abgebildet sein,
und im anderen Röntgenbild eine Folge von weiteren vier
Kugeln, die bei Zusammensetzung des kombinierten Röntgenbilds
zu einer geschlossenen Folge von acht Kugeln werden. Dann kann mit
dem kombinierten Röntgenbild besser als mit den einzelnen
Röntgenbildern erkannt werden, welche Kugelfolge des Kalibrierobjekts
so abgebildet ist. Die so im kombinierten Röntgenbild abgebildeten
und erkannten Strukturen des Kalibrierobjekts können dann nachfolgend
wiederum den einzelnen Röntgenbildern zugeordnet werden,
die zur Bildung des kombinierten Röntgenbildes dienten.
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Grundsätzlich
ist damit zu rechnen, dass es bei den einzelnen Röntgenbildern Überlapp
gibt: Die selbe Struktur ist an dem einen Rand des Röntgenbildes
und am entgegengesetzten Rand des anderen Röntgenbildes
gezeigt. Das Zusammensetzen sollte dann idealerweise so erfolgen,
dass nicht versehentlich diese selbe Struktur zweimal dargestellt
ist, denn dann müsste im kombinierten Röntgenbild
zweimal dieselbe Struktur des Kalibrierobjekts der abgebildeten
Struktur zugeordnet werden. Das Zusammensetzen der Röntgenbilder
zu einem kombinierten Röntgenbild ist dann erleichtert,
wenn zuvor eine sogenannte 2D-2D-Registrierung durchgeführt
wird. Bei einer Registrierung erfolgt eine Mustererkennung, und
die Muster aus einem Bilddatensatz werden den Mustern aus einem
anderen Bilddatensatz zugeordnet. Es wird dann eine Abbildungsvorschrift
ermittelt, die eine gedachte Abbildung von dem einen Bilddatensatz
auf den anderen Bilddatensatz beschreibt. Bei Durchführung
einer 2D-2D-Registrierung für jeweils Paare von Röntgenbildern (insbesondere
bei benachbarten Stellungen des Röntgenstrahlendetektors
aufgenommenen Röntgenbildern) erhält man durch
die 2D-2D-Registrierung eine gedachte Abbildungsvorschrift, die
die Abbildung von einem der Röntgenbilder auf das andere
der Röntgenbilder eines Paares beschreibt. Diese gedachte
Abbildungsvorschrift kann dann bei dem Zusammensetzen verwendet
werden. (Die bei der 2D-2D-Registrierung ermittelte Abbildungsvorschrift
hat nichts mit der Abbildungsvorschrift vom dreidimensionalen Raum
auf das zweidimensionale Röntgenbild zu tun, um die es vorliegend
letztlich geht.)
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Alternativ
oder zusätzlich zu der 2D-2D-Registrierung können
bei der Strukturerkennung vorläufig erkannte Strukturen
nach einem vorbestimmten Kriterium daraufhin überprüft
werden, ob sie Strukturen des Kalibrierobjekts entsprechen. Wird
beispielsweise eine Folge großer Kreise und kleiner Kreise
als vermutete Abbildung großer Kugeln und kleiner Kugeln
erkannt, so kann durch einen Fehler beim Zusammensetzen eine Sequenz
im kombinierten Bild entstanden sein, die gar nicht einer realen
Struktur entspricht. Anstatt nun die am ehesten entsprechende Struktur
zu verwenden, ist es vorteilhaft, wenn bei Nichtentsprechung der
vorläufig erkannten Struktur keine Zuordnung erfolgt, eine „falsche” Struktur
also nicht verwendet wird. Nur bei vollständiger Entsprechung
wird eine vorläufige erkannte Struktur einem Röntgenbild
zugeordnet.
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Wie
bereits ausgeführt, umfasst das Kalibrierobjekt als vorbestimmte
Strukturen eine vorzugsweise spiralförmige Folge von kleinen
Körpern, vorzugsweise Kugeln, unterschiedlicher Größe.
Um Fehlerstrukturen des Kalibrierobjekts zu erkennen, die beim Zusammensetzen,
sei es mit oder ohne 2D-2D-Registrierung, aufgetreten sind, kann
dann in einer abgebildeten Sequenz der kleinen Körper der Abstand
benachbarter abgebildeter Körper und/oder ein anhand mehrerer
abgebildeter Körper definierter Winkel herangezogen werden. Überschreitet
der Abstand von den Körpern an sich entsprechenden Mustern
in dem kombinierten Röntgenbild zum Beispiel einen Höchstabstand
zu einem anderen Muster, das Teil einer zuvor identifizierten Sequenz
ist, so werden die beiden Muster als nicht zusammengehörig
betrachtet. Liegen beispielsweise die Mittelpunkte mehrerer Muster
auf einer Linie, und liegt ein weiteres Muster abseits der Linie
mit einem bestimmten Mindestabstand beziehungsweise mit bestimmten
Winkel ausgehend vom letzen Muster aus der bisher erkannten Folge,
so wird dieses weitere, abseits liegende Muster nicht herangezogen,
denn es könnte sich hierbei um einen Effekt des Zusammensetzens
der Röntgenbilder handeln. Durch Verwendung eines Abstands
oder Winkelkriteriums oder eines ähnlichen Kriteriums kann
wirksam vermieden werden, dass fälschlicherweise Sequenzen
erkannt werden, die tatsächlich gar nicht abgebildet sind.
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter
Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der
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1 schematisch
die Schritte eines Verfahrens zum Ermitteln zweier Abbildungsvorschriften veranschaulicht,
wie es im Stand der Technik durchlaufen wird,
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2 schematisch
die Schritte eines Verfahrens zum Ermitteln zweier Abbildungsvorschriften veranschaulicht,
wie es gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung durchgeführt wird, und
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3 schematisch
die Schritte eines Verfahrens zum Ermitteln zweier Abbildungsvorschriften veranschaulicht,
wie es gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung durchgeführt wird.
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Ausgangspunkt
ist, dass ein Röntgenbildaufnahmesystem zur Verfügung
steht, bei dem die Röntgenstrahlenquelle und der Röntgenstrahlendetektor gemeinsam
verfahrbar sind, zum Beispiel bei dem sie am Röntgen-C-Bogen
befestigt sind, und wobei zusätzlich eines dieser abbildenden
Bauteile, typischerweise der Röntgenstrahlendetektor, in
jeder Stellung nochmals verfahrbar ist. Im Falle eines Röntgen-C-Bogens
wäre also der Röntgenstrahlendetektor gegenüber
dem Röntgen-C-Bogen verfahrbar. Bei einem robotergeführten
C-Arm wäre ein Verfahren des Röntgenstrahlendetektors
nicht erforderlich, solange durch Verkippen des Detektors die Relativstellungen änderbar
sind.
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Es
soll nun durch das Röntgenbildaufnahmesystem eine 3D-Rekonstruktion
eines Objekts gewonnen werden, das nicht durch einzelne Röntgenbilder
vollständig erfassbar ist. Man behilft sich hierbei damit,
in einer Stellung des Röntgen-C-Bogens mehrere Bilder aufzunehmen,
wobei jeweils die Stellung des Röntgenstrahlendetektors
unterschiedlich ist. In der Gesamtheit der Bilder ist dann jedes
Teil des abzubildenden Objekts irgendwo abgebildet. Vorliegend wird
davon ausgegangen, dass zwei Röntgenbilder genügen,
die bei einer Detektorposition A und einer Detektorposition B aufgenommen sind.
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Um
eine 3D-Rekonstruktion zu erzeugen, ist es notwendig, die Abbildungsvorschriften
aus dem Volumenraum des Objekts auf den Röntgenstrahlendetektor
zu kennen. Eine solche Abbildungsvorschrift, häufig auch
als Projektionsvorschrift bezeichnet und durch eine Projektionsmatrix
angegeben, wird im Rahmen einer Kalibrierung gewonnen.
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Man
platziert hierzu ein Kalibrierphantom in das Röntgenbildaufnahmesystem
so, wie später das abzubildende Objekt platziert wird.
Das Kalibrierphantom soll vorliegend ein zylindrischer Plexiglaskörper
sein, in den eine Folge von Kugeln mit zwei unterschiedlichen Größen
eingebettet sind, wobei die durch eine binäre Zahl mit „I” für
eine große Kugel und „0” für
eine kleine Kugel angebbare Sequenz für jede Sequenz von
mindestens acht Kugeln eindeutig einem Ort im Kalibrierphantom zuordenbar
ist.
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Ein
solches Kalibrierphantom ist in dem Artikel von N. Strobel,
B. Heigl, T. Brunner, O. Schütz, M. Mitschke, K. Wiesent,
T. Mertelmeier: „Improving 3D Image Quality of X-Ray C-Arm
Imaging Systems by Using Properly Designed Pose Determination Systems
for Calibrating the Projection Geometry", Medical Imaging
2003; Physics of Medical Imaging, edited by Paffe, Martin J.; Antonuk,
Larry E. Proceedings of the SPIE, Vol. 5030, S. 943–954,
2003 beschrieben.
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Es
werden nun genau diejenigen Stellungen eingenommen, die auch später
bei der Gewinnung von 2D-Röntgenbildern des interessierenden
Bildobjekts eingenommen werden sollen. Dann werden in diesen Stellungen
Kalibrierbilder gewonnen, nämlich in Schritt S10 ein Kalibrierbild
A bei der Detektorposition A und in Schritt S10' ein Kalibrierbild
B bei der Detektorposition B. Im Stand der Technik ist es für
erforderlich gehalten, ein zusätzliches Kalibrierbild C bei
einer Zwischenposition C gemäß Schritt S10'' aufzunehmen.
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Die
Kalibrierbilder A, B und C werden anschließend in den Schritten
S12, S12' und S12'' einer Mustererkennung unterzogen, wobei es darum
geht, die Kugeln des Kalibrierphantoms zu erkennen, die sich typischerweise
in Form von Kreisen in den Bildern zeigen.
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Nun
sollen diese Kugeln eindeutig Sequenzen zugeordnet werden, damit
zur Ermittlung der Abbildungsvorschrift eindeutig festgestellt ist,
welche Strukturen im Raum auf welchen Orten in den jeweiligen Bildern
abgebildet sind.
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Im
Stand der Technik benutzt man das Bild C in einem Schritt S14, um
solche Sequenzen zu erkennen. Nachfolgend wird auf Grundlage der
Schritte des Erkennens der Kugeln in den Schritten S12 und S12'
und des Erkennens der Sequenzen in Bild C in Schritt S14 – insbesondere
unter Verwendung einer Information über die jeweilige Verschiebung
bzw. Verkippung des Röntgenstrahlendetektors – eine
Zuordnung zu Sequenzen in den einzelnen Bildern A und B gemäß den
Schritten S16 und S16' gemacht. Nachdem solche Sequenzen zugeordnet
sind, wird in den Schritten S18 und S18' die jeweilige Abbildungsvorschrift
zu dem Bild abgeleitet.
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Es
ist aufwändig, wenn, wie es gemäß Schritt S10''
vorgesehen ist, stets ein weiteres Kalibrierbild aufgenommen werden
muss. Will man die Detektorposition A und B jeweils bei einer Vielzahl
von Stellungen des Röntgen-C-Bogens einnehmen, so muss ein
vollständiger Durchlauf des Röntgen-C-Bogens durch
alle seine Stellungen bei der Zwischenposition C erfolgen. Dieser
Durchlauf benötigt Zeit, die man gerne einsparen würde.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren in sämtlichen
Ausführungsformen beruht darauf, dass kein zusätzliches
Kalibrierbild C aufgenommen wird, also der Schritt S10' und demgemäß der
Schritt S12' entfallen.
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Bei
einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird, wie in 2 veranschaulicht, eine Sequenzerkennung
in Schritten S14a und S14'a jeweils auf Grundlage der einzelnen Kalibrierbilder
A und B durchgeführt. Die Sequenzerkennung erfolgt jeweils
unabhängig von dem jeweiligen anderen Kalibrierbild.
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Neuartige
Verfahren zur Sequenzerkennung ermöglichen es, die Schritte
S14a und S14'a so durchzuführen, dass mit hoher Zuverlässigkeit
Sequenzen erkannt werden. Die neuartigen Verfahren sind sogenannte „robuste” verfahren,
d. h. bei ihnen ist berücksichtigt, dass auch Fehler auftreten
können. Beispielsweise kann im Rahmen der Schritte S14a
und S14'a das Verfahren aus der nach dem Anmeldetag der vorliegenden
Anmeldung veröffentlichten
DE 10 2008 035 656 durchgeführt
werden. Das Verfahren basiert darauf, dass nicht jede zunächst zugeordnete
Struktur endgültig übernommen wird. Vielmehr erfolgt
eine Auswahl eines Teils zuvor vorgenommener Zuordnungen. Hierbei
kann eine Fehlergröße berücksichtigt
werden. Beispielsweise wird aufgrund eines ausgewählten
Teils von Zuordnungen eine Projektionsmatrix berechnet, und anschließend diese
Projektionsmatrix wieder auf das Kalibrierphantom angewendet. Man
kann so einen Abweichungsfehler zwischen einem durch Anwendung der Projektionsmatrix
erzeugten Röntgenbild und dem tatsächlichen Röntgenbild,
anhand von dem eine Zuordnung erfolgen soll, erkennen. Bezüglich
dieses Fehlers kann ein Kriterium angesetzt werden und gegebenenfalls
die Zuordnung und/oder deren Auswahl jeweils wieder neu erfolgen,
bis das vorbestimmte Kriterium erfüllt ist.
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Genauso
kann auch das Verfahren (zusätzlich oder alternativ) angewendet
werden, das in der Veröffentlichung der Siemens AG mit
dem Titel „Geometry Calibration for Arbitrary Trajectories” mit
dem Autor Dr. Florian Vogt beschrieben ist. Bei diesem Verfahren
erfolgt eine Erkennung von Sequenzen unter Verwendung von Mindestabständen
und Mindestwinkeln, damit gewährleistet ist, dass Artefakte
in den Kalibrierbildern nicht fälschlicherweise einer Kugel zugeordnet
werden und dann eine Sequenz als erkannt betrachtet wird, die gar
nicht abgebildet ist. Genauso können auch Fehler eliminiert
werden, die dadurch entstehen, dass das Kalibrierphantom aus einer
ungünstigen Perspektive durchleuchtet wurde, so dass mehrere
Teilbereiche des Kalibrierphantoms einander überschneidend
auf derselben Bildfläche oder Teilbildfläche abgebildet
sind.
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Bei
der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens, wie in
3 veranschaulicht, wird in einem
Schritt S22 ein kombiniertes Bild aus den beiden Kalibrierbildern
A und B erzeugt. Da die Kalibrierbilder A und B typischerweise einen kleinen Überlappbereich
in der Darstellung haben, lassen sie sich zu einem Bild zusammensetzen.
Man kann sich dies so vorstellen, wie Amateurphotografen ein Panorama
fotografieren: Sie drehen sich nach und nach in unterschiedliche
Stellungen und nehmen jeweils ein Bild auf. Die Bilder lassen sich
dann einfach übereinander legen, und es entsteht näherungsweise
das Panorama. Und um das Zusammensetzen des Kalibrierbilder A und
B zu perfektionieren, kann ein Schritt S20 des 2D-2D-Registrierens
der Bilder A und B vorangehen, sodass aufgrund des Registrierens
eine Abbildungsvorschrift von Bild A auf B bekannt ist, die beim
Schritt S22 berücksichtigt werden kann. In Schritt S14b
werden dann die Sequenzen in dem kombinierten Bild erkannt. Dieser
Schritt kann erfolgen wie im Stand der Technik Schritt S14: Das kombinierte
Bild ersetzt dann das eigens aufgenommene Kalibrierbild C. Insbesondere
kann Schritt S14b auch das Verfahren aus der
DE 10 2008 035 656 und alternativ
oder zusätzlich das Verfahren aus dem Artikel
„Geometry
Calibration for Arbitrary Trajectories" von Dr. Florian
Vogt, veröffentlicht von der Siemens AG, eingesetzt
werden.
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Nachdem
in Schritt S14b die Sequenzen erkannt worden sind, kann wie im Stand
der Technik fortgefahren werden, nämlich die Schritte S16
und S16' durchgeführt werden und nachfolgend die Schritte
S18 und S18'.
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Bei
den beiden anhand von 2 bzw. 3 beschriebenen Verfahren
ist auf eine Aufnahme eines zusätzlichen Kalibrierbilds
C verzichtet, das keinem Bild entspricht, welches später
von einem abzubildenden Objekt gemacht werden soll. Durch diesen Verzicht
wird Zeit bei der Kalibrierung eingespart.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006041033
A1 [0008]
- - DE 102007026115 A1 [0008, 0008]
- - DE 102007042333 A1 [0009]
- - DE 102008035656 [0016, 0037, 0039]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - „Geometry
Calibration for Arbitrary Trajectories” von Dr. Florian
Vogt [0016]
- - N. Strobel, B. Heigl, T. Brunner, O. Schütz, M. Mitschke,
K. Wiesent, T. Mertelmeier: „Improving 3D Image Quality
of X-Ray C-Arm Imaging Systems by Using Properly Designed Pose Determination
Systems for Calibrating the Projection Geometry”, Medical
Imaging 2003; Physics of Medical Imaging, edited by Paffe, Martin
J.; Antonuk, Larry E. Proceedings of the SPIE, Vol. 5030, S. 943–954,
2003 [0029]
- - „Geometry Calibration for Arbitrary Trajectories” von
Dr. Florian Vogt, veröffentlicht von der Siemens AG [0039]