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DE10323008A1 - Verfahren zur automatischen Fusion von 2D-Fluoro-C-Bogen-Bildern mit präoperativen 3D-Bildern unter einmaliger Verwendung von Navigationsmarken - Google Patents

Verfahren zur automatischen Fusion von 2D-Fluoro-C-Bogen-Bildern mit präoperativen 3D-Bildern unter einmaliger Verwendung von Navigationsmarken Download PDF

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DE10323008A1
DE10323008A1 DE10323008A DE10323008A DE10323008A1 DE 10323008 A1 DE10323008 A1 DE 10323008A1 DE 10323008 A DE10323008 A DE 10323008A DE 10323008 A DE10323008 A DE 10323008A DE 10323008 A1 DE10323008 A1 DE 10323008A1
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DE
Germany
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image
markers
preoperative
images
arm
Prior art date
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DE10323008A
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English (en)
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Matthias Dr. Mitschke
Dieter Dr. Ritter
Norbert Rahn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
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Publication date
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Priority to US10/851,259 priority patent/US20050027193A1/en
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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen Fusion von 2-D-Fluoro-C-Bogen-Bildern mit präoperativen 3-D-Bildern unter Verwendung von Navigationsmarkern, gekennzeichnet durch folgende Schritte: DOLLAR A - Registrieren von Marker in einem vorliegenden Marker-aufweisenden präoperativen 3-D-Bild E bezüglich eines Navigationssystems S (S4), DOLLAR A - Registrieren einer am C-Bogen fixierten Toolplatte in einer Referenzposition TP¶Ref¶ bezüglich des Navigationssystems S (S6), DOLLAR A - Aufnehmen eines 2-D-C-Bogen-Bildes (2-D-Fluoro-Bildes), welches das Bild zumindest eines medizinischen Instrumentes enthält bei einer beliebigen C-Bogen-Position (TP) (S7), DOLLAR A - Bestimmen einer Projektionsmatrix (L) für eine 2-D-3-D-Fusion auf Basis der TP- sowie der TP¶Ref¶-Position bezüglich des Navigationssystems S (S8), und DOLLAR A - Überlagern des 2-D-Fluoro-Bildes mit dem 3-D-Bild E auf Basis von L (S9).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überlagerung eines mit einem C-Bogen aufgenommenen 2D-Bildes mit einem präoperativen 3D-Bild. Die Erfindung betrifft insbesondere die Bilddarstellung eines in einen Untersuchungsbereich eines Patienten eingebrachten und in dem 2D-Bild enthaltenen medizinischen Instrumentes in dem 3D-Bild.
  • In zunehmendem Maß erfolgen Untersuchungen oder Behandlungen eines erkrankten Patienten minimal-invasiv, d.h. mit möglichst geringem operativen Aufwand. Als Beispiel sind Behandlungen mit Endoskopen, Laparoskopen oder Kathetern zu nennen, die jeweils über eine kleine Körperöffnung in den Untersuchungsbereich des Patienten eingeführt werden. Katheter beispielsweise kommen häufig im Rahmen kardiologischer Untersuchungen zum Einsatz.
  • Das Problem aus medizinisch-technischer Sicht besteht darin, dass das medizinische Instrument (im folgenden wird als nicht einschränkendes Beispiel von einem Katheter gesprochen) während des Eingriffs (Operation, Untersuchung) durch eine intraoperative Röntgenkontrolle mit dem C-Bogen zwar sehr exakt und hochaufgelöst in einem oder mehreren Durchleuchtungsbildern, auch 2D-Fluoro-Bilder genannt, während der Intervention visualisiert werden kann, jedoch kann zum einen die Anatomie des Patienten während der Intervention in den 2D-Fluoro-Bildern nur ungenügend abgebildet werden. Zum andern besteht oftmals der Wunsch des Arztes, im Rahmen einer Operations-Planung das medizinische Instrument in einem vor der Intervention (präoperativ) aufgenommenen 3D-Bildes (3D-Datensatz) darzustellen.
    •
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde intraoperativ gewonnene und das medizinische Instrument aufweisende 2D-Fluoro-Bilder in einfacher Weise mit präoperativ gewonnenen 3D-Bildern zu fusionieren.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
  • Es wird also ein Verfahren zur automatischen Fusion von 2D-Fluoro-C-Bogen-Bildern mit präoperativen 3D-Bildern unter Verwendung von Navigationsmarkern beansprucht, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    • – Registrieren von Markern in einem vorliegenden Markeraufweisenden präoperativen 3D-Bild E bezüglich eines Navigationssytems S,
    • – Registrieren einer am C-Bogen fixierten Toolplatte in einer Referenzposition TPRef bezüglich des Navigationssystems S,
    • – Aufnehmen eines 2D-C-Bogen-Bildes (2D-Fluoro-Bildes) welches das Bild zumindest eines medizinischen Instrumentes enthält bei einer beliebigen C-Bogen-Position (TP),
    • – Bestimmen einer Projektionsmatrix L für eine 2D-3D-Fusion auf Basis der TP- sowie der TPRef-Position bezüglich des Navigationssystems S, und
    • – Überlagern des 2D-Fluoro-Bildes mit dem 3D-Bild E auf Basis der Projektionsmatrix L.
  • Dabei werden in einer ersten möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens künstliche Marker verwendet.
  • Bei Verwendung von künstlichen Markern werden diese in einem ersten Schritt gesetzt.
  • Das präoperative 3D-Bild E wird erfindungsgemäß in einem zweiten Schritt aufgenommen.
  • Nach Öffnen des Patienten in einem dritten Schritt erfolgt schließlich ein Registrieren der gesetzten künstlichen Marker in einem vierten Schritt.
  • Die künstlichen Marker können ebenso auf der Körperoberfläche fixiert werden. Damit ist ein Öffnen des Patienten zum Setzen und Identifizieren nicht notwendig.
  • In einer zweiten möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anatomische Marker verwendet die in Schritt 4 identifiziert und registriert werden.
  • Vorteilhafterweise wird die Referenzposition TPRef bei fixem Chassis, 0° Angulation und 0° Orbitalwinkel des verwendeten C-Bogens gemessen.
  • Das präoperative 3D-Bild E kann auf unterschiedliche Weise aufgenommen worden sein, beispielsweise mit einem Magnetresonanztomographie-, Computertomographie-, Ultraschall-, Positronentomographie- oder nuklearmedizinischen Verfahren.
  • Ferner wird ein C-Bogen-Gerät beansprucht welches zur Durchführung der Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 geeignet ist.
    •
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Ausführungsbeispielen bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.
  • 1 zeigt schematisch eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen medizinischen Untersuchungs- und/oder Behandlungseinrichtung,
  • 2 zeigt eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung einer markerbasierten Registrierung eines 3D-Bildes mit einem 2d-Fluoro-Bild,
  • 3a zeigt ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung von künstlichen Markern,
  • 3b zeigt ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung von anatomischen Markern.
  • 1 zeigt eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Untersuchungs- und/oder Behandlungseinrichtung 1, wobei hier nur die wesentlichen Teile dargestellt sind. Die Einrichtung umfaßt eine Aufnahmeeinrichtung 2 zur Aufnahme zweidimensionaler Durchleuchtungs-Bilder (2D-Fluoro-Bilder). Sie besteht aus einem C-Bogen 3, an dem eine Röntgenstrahlenquelle 4 und ein Strahlendetektor 5, z.B. ein Festkörperbilddetektor, und eine Tool-Platte TP angeordnet sind. Der Untersuchungsbereich 6 eines Patienten 7 befindet sich vorzugsweise im Isozentrum des C-Bogens, so daß er in voller Gestalt im aufgenommenen 2d-Fluoro-Bild zu sehen ist.
  • In unmittelbarer Nähe der Aufnahmeeinrichtung 2 befindet sich ein Navigationssensor S durch den die aktuelle Position der Tool-Platte TP und damit die des C-Bogens sowie die Position und Lage eines für den Eingriff verwendeten medizinischen Instrumentes 11 und der Patient selbst erfasst werden kann.
  • Der Betrieb der Einrichtung 1 wird über eine Steuerungs- und Verarbeitungseinrichtung 8 gesteuert, die u.a. auch den Bildaufnahmebetrieb steuert. Sie umfaßt ferner eine nicht näher gezeigte Bildverarbeitungseinrichtung. In dieser ist unter anderem ein 3D-Bilddatensatz E vorhanden, der vorzugsweise präoperativ aufgenommen wurde. Dieser präoperative Datensatz E kann mit einer beliebigen Bildgebungsmodalität aufgenommen worden sein, beispielsweise mit einem Computertomographiegerät CT, einem Magnetresonanztomographie-Gerät MRT, einem Ultraschall-Gerät UR, einem nuklearmedizinischen Gerät NM, einem Positron-Emissionstomographie-Gerät PET, usw. E kann auch als quasi intraoperativer Datensatz mit der eigenen Bildaufnahmeeinrichtung 2 aufgenommen worden sein, also unmittelbar vor der eigentlichen Intervention, wobei die Bildaufnahmeeinrichtung 2 dann im 3D-Angiographiemodus betrieben wird.
  • Im gezeigten Beispiel wird in den Untersuchungsbereich 6, hier das Herz, ein Katheter 11 eingeführt. Die Position und Lage dieses Katheters 11 kann zum einen durch das Navigationssystem S erfaßt und durch eine intraoperative C-Bogenaufnahme (2D-Fluorobild-Aufnahme) 10 visualisiert werden. Ein solches ist in 1 unten in Form einer Prinzipdarstellung vergrößert gezeigt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt nun ein Verfahren bereit, bei dem ein in beliebiger C-Bogenposition aufgenommenes intraoperatives 2D-Fluoro-Bild 10, welches das medizinische Instrument 11 (hier ein Katheter) enthält, mit dem präoperativen 3D-Bild E automatisch, d.h. rechnerisch mittels der Verarbeitungseinrichtung 8, überlagert (fusioniert) wird, so daß eine Visualisierung und Navigation des Instrumentes in dem 3D-Datensatz E möglich ist. Das Ergebnis einer solchen Fusion ist in 1 in Form eines an einem Monitor 13 gezeigten überlagerten Bildes 15 dargestellt.
  • Um eine korrekte (lagerichtige) Überlagerung intraoperativer 2D-Fluoro-Bilder mit dem präoperativen 3D-Datensatz E realisieren zu können, ist es notwendig beide Bilder bezüglich einander bzw. jeweils bezüglich des Navigationssensors S zu registrieren. Registrieren zweier Bilddatensätze (dreidimensionaler und/oder zweidimensionaler Natur) heißt ihre Koordinatensysteme zueinander zu korrelieren bzw. eine Abbildungsvorschrift zu ermitteln die den einen Bilddatensatz in den anderen überführt. Im allgemeinen ist eine solche Abbildungsvorschrift bzw. Registrierung durch eine Matrix gegeben. Im englischen Sprachraum wird eine solche Registrierung als "Matching" bezeichnet. Andere Bezeichnungen für das Registrieren sind unter anderem "Fusionieren" bzw. "Korrelieren". Eine solche Registrierung kann beispielsweise am Bildschirm interaktiv durch den Benutzer erfolgen.
  • Zur Registrierung der beiden Bilder sind unterschiedliche Möglichkeiten denkbar:
    • 1. Es besteht die Möglichkeit im 2D-Fluoro-Bild ein sinnvollerweise aber mehrere Bildelemente zu identifizieren und das bzw. die gleichen Bildelemente im 3D-Bild zu identifizieren und dann dieses 3D-Bild durch Translation und/oder Rotation und/oder 2D-Projektion bezüglich des 2D-Fluoro-Bildes auszurichten. Derartige Bildelemente werden als "Marker" bezeichnet und können anatomischen Ursprungs oder aber künstlich angebracht worden sein. Marker anatomischen Ursprungs – wie beispielsweise Gefäßverzweigungspunkte, kleine Abschnitte koronarer Arterien aber auch Mundwinkel oder Nasenspitze – werden als "anatomische Marker" bezeichnet. Künstlich ein- bzw. angebrachte Markierungspunkte werden als "künstliche Marker" bezeichnet. Künstliche Marker sind beispielsweise Schrauben, die in einem präoperativen Eingriff gesetzt werden, oder aber einfach Objekte, die auf der Körperoberfläche befestigt (beispielsweise aufgeklebt) werden. Anatomische oder künstliche Marker können vom Benutzer interaktiv in dem 2D-Fluoro-Bild festgelegt (z.B. durch Anklicken am Bildschirm) und anschließend im 3D-Bild durch geeignete Analysealgorithmen gesucht und identifiziert werden. Eine derartige Registrierung wird als "markerbasierte Registrierung" bezeichnet.
    • 2. Eine weitere Möglichkeit ist die sogenannte "Bild-basierte Registrierung". Hierbei wird vom 3D-Bild ein 2D-Projektionsbild in Form eines digitalen Rekonstruktionsradiogramms (engl.: Digitally Reconstructed Radiogramm DRR) erstellt welches mit dem 2D-Fluoro-Bild hinsichtlich seiner Übereinstimmungen verglichen wird, wobei zur Optimierung der Übereinstimmung das DRR-Bild solange durch Translation und/oder Rotation und/oder Streckung bezüglich des 2D-Fluorobildes verändert wird, bis die Übereinstimmungen beider Bilder ein vorgegebenes Mindestmaß erreichen. Zweckmäßig wird hierbei das DRR-Bild nach seiner Erzeugung benutzergeführt zunächst in eine Position gebracht, in der es dem 2D-Fluoro-Bild möglichst ähnlich ist und dann erst der Optimierungszyklus initiiert, um so die Rechenzeit für die Registrierung zu verkürzen.
  • 2 zeigt eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung der markerbasierten Registrierung eines 3D-Bildes mit einem 2D-Fluoro-Bild. Gezeigt ist ein 2D-Fluoro-Bild 10', das von dem hier nicht gezeigten, an derselben Position befindlichen Detektor 5 aufgenommen wurde. Gezeigt ist ferner die Strahlenquelle 4 bzw. deren Fokus sowie die Bewegungstrajektorie 16 des C-Bogens um die der Detektor 5 und die Strahlenquelle 4 bewegt werden.
  • Gezeigt ist ferner das ursprüngliche 3D-Bild E' unmittelbar nach seiner Erstellung, ohne daß dieses bezüglich des 2D-Fluoro-Bildes 10' registriert ist.
  • Zur Registrierung werden nun im 2D-Fluoro-Bild 10' mehrere, im gezeigten Beispiel drei kugelförmige künstliche Marker 16a', 16b' und 16c' identifiziert bzw. definiert. Diese Marker werden nun im ursprünglichen 3D-Bild E' ebenfalls identifiziert. Wie aus der Figur ersichtlich ist, befinden sich die Marker 17a', 17b', 17c' des ursprünglichen 3D-Bildes an Positionen, wo sie nicht auf den unmittelbaren Projektionsstrahlen, die von der Strahlenquelle 4 zu den Markern 16a', 16b', 16c' im 2D-Fluoro-Bild 10' laufen, zu liegen kommen. Würden die Marker 17a', 17b', 17c' auf die Detektorebene projiziert, so lägen diese an deutlich anderen Stellen als die Marker 16a', 16b' und 16c'.
  • Zur Registrierung wird nun ferner das 3D-Bild E' solange durch Translation und Rotation (in diesem Beispiel ist keine Streckung notwendig) bewegt bis die Marker 17a'', 17b'', 17c'' des depositionierten 3D-Bildes E " auf die Marker 16a', 16b' und 16c' projiziert werden können und die Registrierung somit abgeschlossen ist.
  • Sowohl bildbasierte als auch markerbasierte Registrierungen haben wesentliche Nachteile: Eine markerbasierte Registrierung macht oftmals einen zusätzlichen operativen Eingriff zum Setzen künstlicher Marker notwendig. Anatomische Marker sind oft schwer eindeutig lokalisierbar weshalb eine Kalibrierung hinsichtlich einer markerbasierten Registrierung oft fehleranfällig ist. Die bildbasierte Registrierung weist sehr hohe Rechenzeiten auf und ist aufgrund numerischer Instabilitäten ein sehr unsicheres und daher nicht oft eingesetztes Verfahren.
  • Die Identifizierung der Marker bei markerbasierter Registrierung muß nicht zwangsweise am Bildschirm erfolgen. Bei Vorhandensein eines Navigationssystems (Navigationssensor S, siehe 1) und zur Vorbereitung eines navigationsgestützten Eingriffes erfolgt eine markerbasierte Registrierung eines beispielsweise präoperativen 3D-Bildes relativ zu dem Navigationssystem S durch manuelles Antippen künstlicher oder anatomischer Marker mit einem Navigations-Pointer durch den Arzt. Da das medizinische Instrument 11 aufgrund vorhandener Detektoren hinsichtlich Position und Lage relativ zu dem Navigationssystem registriert ist, wird so eine Korrelation zwischen medizinischem Instrument 11 und präoperativem 3D-Bild E hergestellt. Über die Steuerungs- und Verarbeitungseinrichtung 8 kann somit das jeweils aktuelle Bild des medizinischen Instrumentes 11 in das 3D-Bild hineingerechnet und visuell eingeblendet werden. Eine Navigation des medizinischen Instrumentes in E ist somit möglich.
  • Dennoch hat auch eine navigationsgestützte Registrierung wesentliche Nachteile: Wollte man nun intraoperativ gemessene 2d-Fluoro-Bilder mit dem präoperativen 3D-Bild navigationsgestützt registrieren, so müßten bei einer navigationsgestützten markerbasierten Registrierung bei jeder C-Bogen-Position des aufzunehmenden 2D-Fluoro-Bildes die Marker wieder manuell angetippt werden. Ein derartiges Verfahren ist in der Praxis sehr fehleranfällig und umständlich. Werden die Marker im Bild in anderer Reihenfolge als die am Patienten angetippt, anatomische Marker nicht reproduzierbar angefahren oder hat sich die relative Lage der Marker verändert, ergeben sich falsche Positionierungen. Bei einer Dejustierung der Navigation während des Eingriffs muß darüber hinaus jedes Mal die Registrierung wiederholt werden.
  • Bei einer konventionellen marker- oder bildbasierten Registrierung kommen die oben genannten Nachteile des jeweiligen Verfahrens zum tragen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt nach wie vor Navigationsmarker (navigationsgestützt oder rechnerbasiert) Um jedoch die genannten Nachteile einer markerbasierten Fusion zu umgehen bzw. deutlich zu vermindern muß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die problematische markerbasierte Registrierung nur für das erste zu fusionierende 2D-Fluoro-Bild vorgenommen werden bzw. kann eine bereits vorhandene markerbasierte Registrierung aus der Navigationsprozedur für das medizinische Instrument verwendet werden. Für sämtliche weitere im Verlauf des Eingriffes bzw. der Untersuchung benötigten 2D-3D-Fusionen ist keine weitere interaktive Registrierung mehr nötig, wie im folgenden anhand der Verfahrens-Flußdiagramme der 3a und 3b dargestellt wird.
  • 3a zeigt schematisch das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur automatischen Fusion von 2D-Fluoro-Bildern mit präoperativen 3D-Bildern bei einmaliger Verwendung von künstlichen Markern. Das Verfahren umfaßt neun Schritte:
    In einem ersten Schritt S1 werden in einem präoperativen Eingriff künstliche Marker gesetzt. Ein präoperativer Eingriff ist nicht notwendig wenn die künstlichen Marker beispielsweise auf der Haut des Patienten aufgeklebt werden. In einem zweiten Schritt S2 wird ein präoperativer 3D-Datensatz E aufgenommen, in dem sämtliche künstlichen Marker enthalten sind und visualisiert werden können. Der 3D-Datensatz kann mit be liebiger Bildgebungsmodalität aufgenommen werden (MRT, CT, PET, US, usw.). In einem dritten Schritt S3 erfolgt eine erste operative Intervention durch die der Patient geöffnet wird, um in einem vierten Schritt S4 die künstlichen Marker in E bezüglich eines Navigationssystems S zu registrieren. Die Registrierung erfolgt durch Antippen der Marker mit einem Navigationspointer. Eine operative Intervention gemäß Schritt S3 ist nicht notwendig, wenn die Marker auf der Körperoberfläche befestigt (z.B. geklebt) sind. In einem fünften Schritt erfolgt eine zweite operative Intervention bei der ein in S registriertes chirurgisches Instrument in E navigationsgestützt geführt werden kann. Um während einer solchen navigationsgestützten Operation beliebige intraoperative 2D-Fluoro-Bilder mit E ebenfalls intraoperativ fusionieren zu können wird in einem sechsten Schritt S6 eine am C-Bogen fixierte Tool-Platte in einer Referenzposition des C-Bogens im System S registriert. Wird nun in einem siebten Schritt S7 bei einer beliebigen C-Bogenposition ein 2D-Fluoro-Bild aufgenommen, so kann dieses auf Basis der Kenntnis der aktuellen C-Bogen-Position während der Aufnahme bezüglich E registriert (fusioniert) werden. Dafür wird in einem achten Schritt S8 eine Projektionsmatrix L bestimmt durch die eine 2D-3D-Bild-Fusion realisiert werden kann. In einem letzten Schritt S9 kann schließlich das 2D-Fluoro-Bild mit dem 3D-Bild auf Basis von L fusioniert werden.
  • Die Projektionsmatrix L wird dadurch erhalten, daß die Position der am C-Bogen fixierten Toolplatte bei einer definierten C-Bogen-Position gemessen wird. Man erhält auf diese Weise eine Toolplatte-Referenzposition TPRef die beispielsweise bei fixem Chassis, 0° Orbitalwinkel sowie 0° Angulation bezüglich des Navigationssystems S gemessen wird. Da sowohl TPRef als auch E in S bekannt sind kann aufgrund der neuen Position der Tool-Platte TP jede beliebige C-Bogen-Position (relativ zu S durch TP definiert) relativ zu S berechnet werden. Die durch L charakterisierte Registrierung ist somit durch Bestimmung von TP relativ zu S und damit zu E gegeben.
  • Mittels L ergibt sich direkt die gesuchte Fusion des 2D-Fluoro-Bildes mit den präoperativen 3D-Daten.
  • 3b zeigt schematisch das gleiche Verfahren der vorliegenden Erfindung wie 3a, wobei das Verfahren von 3b eine Variante darstellt indem nicht künstliche sondern anatomische Marker verwendet werden. Damit ist das Setzen von Markern hinfällig; der erste Schritt S1 des Verfahrens von 3a entfällt. Im Schritt S4 der Verfahrensvariante nach 3b werden keine künstlichen Marker sondern geeignete anatomische Strukturen (anatomische Marker) identifiziert und registriert.
  • Durch das hier vorgeschlagene erfindungsgemäße Verfahren werden die Probleme der markerbasierten Registrierung (Fusion) minimiert. Es nutzt die bei einem navigationsgestützten Eingriff notwendige Navigationsprozedur wodurch die problematische Registrierung nur für das erste zu fusionierende Bild durchgeführt wird.
  • Es sei noch angemerkt, daß zur der Bestimmung von L bei einer Angulation ≠ 0° eine C-Bogenverwindung auftreten kann die mittels Look-Up-Tabellen korrigiert werden kann. Die Bestimmung einer Positionsmatrix von C-Bogen-Geräten ist hinreichend bekannt und wird nicht weiter erläutert.

Claims (10)

  1. Verfahren zur automatischen Fusion von 2D-Fluoro-C-Bogen-Bildern mit präoperativen 3D-Bildern unter Verwendung von Navigationsmarkern gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Registrieren von Markern in einem vorliegenden Markeraufweisenden präoperativen 3D-Bild E bezüglich eines Navigationssytems S (S4), – Registrieren einer am C-Bogen fixierten Toolplatte in einer Referenzposition TPRef bezüglich des Navigationssystems S (S6), – Aufnehmen eines 2D-C-Bogen-Bildes (2D-Fluoro-Bildes) welches das Bild zumindest eines medizinischen Instrumentes enthält bei einer beliebigen C-Bogen-Position (TP) (S7), – Bestimmen einer Projektionsmatrix L für eine 2D-3D-Fusion auf Basis der TP- sowie der TPRef-Position bezüglich des Navigationssystems S (S8), und – Überlagern des 2D-Fluoro-Bildes mit dem 3D-Bild E auf Basis der Projektionsmatrix L (S9).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass künstliche Marker verwendet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die künstlichen Marker in einem ersten Schritt (S1) gesetzt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das präoperative 3D-Bild E in einem zweiten Schritt (S2) aufgenommen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Registrieren der künstlichen Marker nach einem dritten Schritt (S3) des Öffnens des Patienten erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die künstlichen Marker auf der Körperoberfläche fixiert werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass anatomische Marker verwendet werden die in Schritt 4 (S4) identifiziert und registriert werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzposition (TPRef) bei fixem Chassis, 0° Angulation und 0° Orbitalwinkel des verwendeten C-Bogens gemessen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das präoperative 3D-Bild E mit Magnetresonanztomographie-, Computertomographie-, Ultraschall-, Positronentomographie- oder nuklearmedizinischen Verfahren aufgenommen wird.
  10. C-Bogen-Gerät, das zur Durchführung der Verfahren gemäß den obigen Ansprüchen 1 bis 9 geeignet ist.
DE10323008A 2003-05-21 2003-05-21 Verfahren zur automatischen Fusion von 2D-Fluoro-C-Bogen-Bildern mit präoperativen 3D-Bildern unter einmaliger Verwendung von Navigationsmarken Ceased DE10323008A1 (de)

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US10/851,259 US20050027193A1 (en) 2003-05-21 2004-05-21 Method for automatically merging a 2D fluoroscopic C-arm image with a preoperative 3D image with one-time use of navigation markers

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