DE19800765A1 - Verfahren zur Erzeugung von Bilddarstellungen sowie System hierfür - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Bild­ darstellungen der Oberfläche der Innenwand von Hohlkörpern im Rahmen einer endoskopischen Untersuchung, insbesondere von Hohlraumorganen und Gefäßen, wobei die mittels des Endoskops gelieferten Bilddaten in Form von Videobildsignalen ausge­ geben werden.

Die Endoskopie mit Fiber-Endoskopen ist heutzutage eine medi­ zinische Standardanwendung und ermöglicht das Betrachten der Innenwände von Hohlraumorganen wie beispielsweise dem Magen, Darm, der Blase oder dergleichen, wie auch von Gefäßen. Das Endoskopobjektiv wird während der Untersuchung des Organs/Gefäßes in dieses eingeschoben, dort verschoben, ge­ dreht und/oder abgewinkelt, um die Innenwand aus unterschied­ lichen Richtungen und Positionen betrachten zu können. Das Auge des Arztes kann während der Untersuchung jeweils nur eingeschränkt Teilbereiche der Innenwand des untersuchten Hohlkörpers betrachten. Diese Einschränkung ist durch die Grenzen des Endoskop-Objektivs gegeben. Denn das Objektiv läßt nur einen sehr begrenzten Blickwinkel zu. Um auch nach der Untersuchung die Möglichkeit zu geben, die untersuchten Bereiche nochmals betrachten und beurteilen zu können, ist es häufig üblich, eine Videoaufzeichnung der während der Endo­ skopieprozedur aufgenommenen Bilder vorzunehmen. Zu diesem Zweck werden die vom Endoskop "gelieferten Bilddaten" ent­ sprechend in Form von Videobildsignalen, beispielsweise mit­ tels von einer nachgeschalteten Kamera, erzeugt und in dieser Form als analoge Signale dem Videorecorder zugeführt.

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung von Bilddarstellungen anzugeben, welches es dem Arzt ermöglicht, nicht nur die von den optischen Eigenschaf­ ten des Endoskops vorgegebenen kleinen Teilbereiche betrach­ ten zu können, sondern einen entsprechenden größeren Bereich, um auf diese Weise auf einen Blick mehr Informationen zu er­ halten und eine bessere Diagnose stellen zu können.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Verfahren der ein­ gangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß mehrere Einzelbilder unterschiedlicher Bereiche der Innenwand des zu untersuchenden Hohlkörpers aufgenommen werden, deren Video­ bildsignale digitalisiert werden, und daß basierend auf den digitalisierten Videobildsignal in einer Bildverarbeitungs­ einrichtung durch Überlagerung und/oder Zusammensetzen ein­ zelner Einzelbilder ein Gesamtbild erzeugt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren schafft mit besonderem Vorteil ein Gesamtbild durch Überlagern/Zusammensetzen mehrerer Ein­ zelbilder, welche vorher digitalisiert wurden. Zu diesen Zweck kommt mit besonderem Vorteil eine Bildverarbeitungsein­ richtung zum Einsatz, welche zu einer entsprechenden Über­ lagerung und/oder Zusammensetzung ausgebildet ist. Dieses Ge­ samtbild, welches an einer entsprechenden Anzeigeeinrichtung beispielsweise in Form eines Monitors oder eines Fernsehers wiedergegeben werden kann, zeigt vorteilhaft den gesamten, sich aus den Einzelbildern ergebenden Innenwandbereich, so daß dem Arzt nicht nur die jeweils lokale Information zur Verfügung gestellt wird, sondern die Gesamtinformation, die er durch das Betrachten verschiedener einzelner Teilbereiche erhalten hat.

Das Überlagern und/oder Zusammensetzen der Einzelbilder bzw. deren Videobildsignale erfolgt erfindungsgemäß durch Korrela­ tion mittels Korrelationsalgorithmen und/oder aufgrund wäh­ rend der Einzelbildaufnahme erfaßter räumlicher Positions- und/oder Orientierungsdaten. Im Falle der Korrelation arbei­ tet die Bildverarbeitungseinrichtung vorteilhaft derart, daß nach übereinstimmenden oder ähnlichen Bildbereichen (bzw. Signalbereichen) gesucht wird, wobei der Korrelationsalgo­ rithmus entsprechend den im Rahmen der Endoskopie mensch­ licher Organe gegebenen Erfordernissen und Bedingungen ausge­ staltet ist. Wird aufgrund des Korrelieren ein ähnlicher oder nahezu identischer, überlappende Bildbereich festgestellt, so können die beide verglichenen Bilder/Signale überlagert bzw. zusammengesetzt werden. Auf diese Weise erfolgt ein stetiger Aufbau des Gesamtbildes, welches durch jedes hinzukommende Einzelbild vergrößert bzw. ausgebaut wird. Alternativ oder zusätzlich können erfindungsgemäß auch räumliche Posi­ tions- und/oder Orientierungsdaten zu den Einzelbildern, zweckmäßigerweise zu jedem Einzelbild aufgenommen werden, wobei diese Daten den jeweiligen Bildern zugeordnet und im Rahmen der Bildverknüpfung berücksichtigt werden. Anhand die­ ser Daten ist die lokale Position des Innenwandbereichs, wel­ cher in einem Einzelbild dargestellt ist, bestimmbar, so daß mit einer entsprechend ausgebildeten Bildverarbeitungsein­ richtung allein anhand dieser Daten die Bildverknüpfung er­ folgen kann. Zweckmäßigerweise sollten aber beide Verknüp­ fungsmechanismen in Verbindung miteinander zum Einsatz kom­ men.

Ein weiteres Problem im Stand der Technik bei Verwendung nor­ maler zweidimensionaler Endoskope liegt ferner darin, daß der Arzt die Oberfläche der Innenwand des Hohlkörpers nicht drei­ dimensional betrachten kann, er also auch nicht etwaige Wand­ strukturen oder dgl., die sich bevorzugt in einer dreidimen­ sionalen Darstellung ergeben, betrachten und in seiner Diagnose berücksichtigen kann. Um hier Abhilfe zu schaffen kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, daß basierend auf den erfaßten Positions- und/oder Orientierungsdaten durch Überlagern und/oder Zusammensetzen ein dreidimensionales Bild erzeugt wird, welches dann an der entsprechenden Anzeigeein­ richtung ausgegeben wird. Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Verfahrensausgestaltung erhält der Arzt also ein basierend auf den aufgenommenen Einzelbildern erzeugtes dreidimensiona­ les Bild des gesamten, von ihm mit dem Endoskop betrachteten Hohlkörperbereich. Dem Arzt sind so sämtliche sich aus dieser speziellen dreidimensionalen Darstellung ergebende Informa­ tionen erkennbar, die er in seine Diagnose einfließen lassen kann. Ein weiterer Vorteil insbesondere dieser dreidimen­ sionalen Darstellung ist die Möglichkeit, Strukturen wie z. B. Geschwüre oder Tumore, die im Gesamtbild erkennbar sind, ver­ messen zu können. Auch eine gezielte Führung des Endoskops zur Betrachtung bestimmter, sich im Rahmen der Endoskopie als relevant darstellender Innenwandbereiche kann auf diese Weise unterstützt werden.

Bei der Untersuchung von Organen oder Gefäßen kann mithin das Problem auftauchen, daß das Organ/Gefäß sich selbst bewegt oder aufgrund äußerer Einflüsse, beispielsweise durch eine Bewegung eines anderen Organs, bewegt wird. Dies führt zu Artefakten innerhalb der Einzelbilder während dieser Be­ wegung. Um im Rahmen der Bilderzeugung insbesondere zur Schaffung eines dreidimensionalen Bildes etwaige hieraus resultierende Schwierigkeiten zu vermeiden kann erfindungsge­ mäß ferner vorgesehen sein, daß zu jedem Einzelbild spezifi­ sche Positions- und/oder Orientierungsdaten aufgenommen und diesem zugeordnet werden. Mit Hilfe dieser Daten kann dann quasi eine Normierung der Einzelbilder erfolgen und ein kor­ rektes Überlagern/Zusammensetzen und damit eine Rekonstruk­ tion des Hohlkörpers zu der tatsächlichen Form erfolgen. Er­ folgt die Überlagerung/Zusammensetzung der Einzelbilder (auch) unter Verwendung des Korrelationsverfahrens, so hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn im Rahmen der Korrelation optische und/oder durch eine Bewegung des Hohlkörpers hervor­ gerufene Bildartefakte wie Verzerrungen oder dgl. berücksich­ tigt werden, d. h., die Korrelationsalgorithmen sind derart ausgestaltet, daß etwaige Bildartefakte, wie sie zwischen zwei Einzelbildern auftreten können, im Rahmen der Korrela­ tion berücksichtigt werden. Dies ist vor allem dann möglich, wenn die Bildaufnahmerate im Bereich mehrerer Einzelbilder pro Sekunde liegt, da dann die insbesondere bewegungsbeding­ ten Bildartefakte von Einzelbild zu Einzelbild nicht über­ mäßig sind.

Wie bereits beschrieben können optische oder bewegungsbe­ dingte Bildfehler auftreten. Um diese zu eliminieren und eine Gesamtbilddarstellung zu erzeugen, die den tatsächlichen Zu­ stand/Verlauf der Innenwand wiedergibt, kann erfindungsgemäß vor dem Überlagern und/oder Zusammensetzen der Einzelbilder bzw. der Bildsignale eine Bilddatenkorrektur vorgenommen wer­ den, welche beispielsweise die aufgrund in der Endoskopoptik hervorgerufenen Bildfehler eliminiert. Dabei können die be­ wegungsbedingten Bildartefakte bevorzugt anhand der Posi­ tions- und/oder Orientierungsarten korrigiert werden, da an­ hand dieser eine konkrete Lagebeziehung des jeweiligen Ein­ zelbildes bezüglich eines festen Koordinatensystems gegeben ist und auf diese Weise die "Position" des jeweiligen Einzel­ bildes im Gesamtbild bekannt ist, so daß entsprechend korri­ giert werden kann.

Für den Arzt ist es insbesondere zweckmäßig, wenn erfindungs­ gemäß die Bilderzeugung online während der Einzelbildaufnahme möglich ist, da er dann sofort einen Überblick über den ge­ samten bereits untersuchten Innenwandbereich erhält. Dabei kann die Online-Bilderzeugung sowohl betreffend das zwei­ dimensionale Gesamtbild als auch das dreidimensionale Gesamt­ bild möglich sein. Auch eine Offline-Bilderzeugung nach Auf­ nahme der Einzelbilder ist erfindungsgemäß möglich. Insbeson­ dere zur diagnostischen Auswertung des Bildes hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn nach Erzeugung des Gesamtbildes, gegebenenfalls des dreidimensionalen Bildes eine Bildnachver­ arbeitung erfolgt, im Rahmen welcher beispielsweise eine be­ sondere Farbgebung einzelner relevanter Bildbereiche möglich ist, eine Mustererkennung, eine Segmentierung, eine Filterung oder dergleichen. Der Bildnachverarbeitung sind insoweit keine Grenzen gesetzt. Vielmehr können alle im Rahmen der digitalen Bildverarbeitung bekannten Bildverarbeitungsproze­ duren zum Einsatz kommen. Als besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Bildnachverarbeitung erfindungsgemäß online erfolgt, so daß das erzeugte Gesamtbild, gegebenenfalls das dreidimensionale Bild bereits als nachverarbeitetes Bild ausgegeben wird.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn im Rahmen der Bildnachverarbeitung und/oder der Bilddarstellung eine Darstellung als Virtual-Reality-Bild erfolgt. Die erfindungs­ gemäße Innenwand-Rekonstruktion in Form eines dreidimensiona­ len Bildes ermöglicht mit besonderem Vorteil diese Virtual- Reality-Darstellung, im Rahmen welcher der Hohlkörper an dem Anzeigemittel wie beispielsweise dem Monitor so dargestellt werden kann, als befände sich der Betrachter im Inneren des Hohlkörpers. Ausgehend von seiner Position kann er sich dann, wie bei Virtual-Reality-Darstellungen üblich, im Hohlkörper, als beispielsweise dem Organ oder dem Gefäß mit Hilfe eines entsprechenden Steuerungs- oder Bewegungsmittels (beispielsweise Helm, Handschuh oder dgl.) in alle Raumrich­ tungen bewegen und seine Blickrichtung verändern. Die Dar­ stellungsbereiche und Größe der Innenwand des endoskopisch untersuchten Hohlkörpers ändern sich dann mit Änderung der Position und/oder Blickrichtung des Betrachters, so daß eine Beurteilung sämtlicher Innenwandbereiche möglich ist.

Schließlich kann gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgesehen sein, daß zu jedem Einzelbild eine Information bezüglich des Aufnahmezeitpunktes ermittelt wird, so daß im Rahmen einer Offline-Bilderzeugung oder einer späteren Ausgabe, beispielsweise nachdem die Bilddaten in der Bildverarbeitungseinrichtung abgespeichert wurden, welche vorher online verarbeitet und ausgegeben wurden, eine Dar­ stellung der zeitlichen Bewegung des Hohlkörpers möglich ist. Dies ermöglicht beispielsweise die nachträgliche Betrachtung der Magen- oder Darmtätigkeit über den Zeitraum der Endo­ skopuntersuchung.

Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung ferner ein System zur Durchführung des Verfahrens, umfassend ein Endoskop und eine Einrichtung zur Ausgabe der mit dem Endoskop aufgenommenen Bilder bzw. Bilddaten in Form von Videosignalen. Das System zeichnet sich erfindungsgemäß da­ durch aus, daß Mittel zum Digitalisieren der Videobildsignale vorgesehen sind, und daß eine Bildverarbeitungseinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher durch Überlagerung und/oder Zusammensetzen der digitalisierten Videobildsignale mehrerer Einzelbilder unterschiedliche Bereiche der Innenwand des zu untersuchenden Hohlkörpers ein Gesamtbild erzeugbar ist, wel­ ches naturgemäß an einer entsprechenden Anzeigeeinrichtung ausgebbar ist.

Neben weiterer erfindungsgemäßer Merkmale, wie sie in den Unteransprüchen angegeben sind, umfaßt das System ferner ein Positions- und/oder Orientierungserfassungssystem zur Ermitt­ lung der Positions- und/oder Orientierungsdaten, umfassend ein oder mehrere am, im oder im Bereich des Hohlkörpers an­ bringbare Sensorelemente, das oder die mit einem oder mehre­ ren externen Sensorelementen zusammenwirken. Bei diesen Sen­ sorelementen kann es sich vorteilhaft um entsprechende Spulen handeln, die Magnetfelder erzeugen, welche mittels des oder der anderen Sensorelemente gemessen werden können. Die am, im oder im Bereich des Hohlkörpers anbringbaren Sensorelemente können erfindungsgemäß am Endoskop fest angeordnet sein, oder separat von diesem plazierbar, beispielsweise im Magen selbst ablegbar sein. Jedwede Anwendung ist hier denkbar, solange sie zu einer korrekten, koordinatengebundenen Ermittlung der relevanten Daten führt. So hat es sich als besonders zweck­ mäßig erwiesen, wenn das Positions- und/oder Orientierungser­ fassungssystem zu Erzeugung digitalisierter Posi­ tions- und/oder Orientierungsdaten ausgebildet ist, wobei zweckmäßi­ gerweise zu jedem Einzelbild entsprechende Daten erfaßt wer­ den. Die Erzeugung in digitaler Form ist insbesondere im Hin­ blick auf die Zuordnung der ohnehin in digitalisierter Form gelieferten Videobildsignale von Vorteil.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er­ geben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungs­ beispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze zur Darstellung des erfindungsge­ mäßen Systems einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Prinzipskizze zur Darstellung der Gesamtbilder­ zeugung durch korrelationsbedingte Überlagerung, und

Fig. 3 eine Prinzipskizze zur Darstellung des erfindungsge­ mäßen Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Sy­ stems, wobei hier als Hohlkörper 1 der Magen untersucht wird. Über die Speiseröhre 2 ist der Glasfiberschlauch des Endo­ skops 3 in den Magen eingeführt. Das Endoskop ist nur prinzi­ piell dargestellt, sein Aufbau ist bekannt. Dem Endoskop 3 ist eine Kamera 4 zugeordnet, welche die Bilder, die mittels des Endoskops betrachtbar sind, in Form von Videobildsignalen in digitalisierter Form aufbereitet und an eine Bildverarbei­ tungseinrichtung 5 liefert. Das System umfaßt ferner ein Positions- und/oder Orientierungssystem 6. Dieses weist ein Sensorelement 7 auf, welches an der Spitze des Endoskops an­ geordnet ist und über eine Leitung 8 mit dem System 6 kommu­ niziert. Das Sensorelement 7, welches auch als kombiniertes, mehrere Elemente umfassendes Sensorelement ausgebildet sein kann, ist mitsamt dem Endoskop 3 beweglich. Das System 6 um­ faßt ferner ein oder mehrere externe, freistehende Sensorele­ mente 9, welche als Bezugsbasis für die Positionsdatenermitt­ lung und mit dem System 6 über eine Leitung 10 in Verbindung stehen. Bei den Sensorelementen 7, 9 kann es sich um Sende- und Empfangsspulen handeln, d. h., es erfolgt eine Datenerfas­ sung basierend auf den jeweils erzeugten Magnetfeldern. Die Positions- und/oder Orientierungsdaten werden zu jedem Ein­ zelbild, welches mittels der Kamera 4 aufnehmbar ist, erfaßt und an die Bildverarbeitungseinrichtung 5 gegeben, wobei diese Daten bevorzugt bereits in digitalisierter Form erzeugt und weitergegeben werden. In der Bildverarbeitungseinrichtung 5 werden die erfaßten Positions- und/oder Orientierungsdaten den einzelnen Bildern zugeordnet. An der Kamera 4 ist, ge­ strichelt dargestellt, ein Ausgang 13 an einen Videorecorder vorgesehen.

Die eigentliche Gesamtbilderzeugung erfolgt mittels der Bild­ verarbeitungseinrichtung 5. Durch Bewegen des Endoskops 3 werden eine Vielzahl von Einzelbildern von unterschiedlichen Bereichen des Hohlkörpers 1 aufgenommen und in digitalisier­ ter Form der Bildverarbeitungseinrichtung 5 zugeführt. In der Bildverarbeitungseinrichtung 5, die eine entsprechende Rech­ nereinrichtung aufweist, sind zum einen Korrelationsalgorith­ men niedergelegt, mittels welcher die gelieferten Einzelbil­ der miteinander korreliert werden, um sehr ähnliche oder an­ nähernd identische Bereiche zwischen den Einzelbildern zu er­ mitteln, so daß diese entsprechend überlagert oder zusammen­ gesetzt werden können. Den grob schematischen Ablauf zeigt Fig. 2. Links sind zwei Einzelbilder B₁ und B₂ gezeigt, wobei das Bild B₁ ein zeitlich früher aufgenommenes Bild ist, das einen lokal etwas anders gelegenen Bereich der Hohlkörper­ innenwand zeigt als das Bild B₂. Gezeigt sind ferner zwei schematisierte Korrelationsbereiche K₁ und K₂ innerhalb der jeweiligen Bilder. Die Bilder B₁ und B₂ sind bedingt durch den kreisförmigen Querschnitt des Endoskops kreisrund. In der Bildverarbeitungseinrichtung 5 können nun diese beiden Korre­ lationsbereiche K₁ und K₂ durch Korrelation ihrer Informa­ tionsinhalte, also der Signalinformation als einander sehr ähnlich beurteilt werden. Dieses Korrelationsergebnis ermög­ licht es, die beiden Bilder B₁ und B₂ zum in Fig. 2 rechts gezeigten Gesamtbild B_ges zusammenzusetzen, wobei der in Fig. 2 gezeigte Korrelationsbereich K_ges den beiden überlagerten Korrelationsbereichen K₁ und K₂ entspricht. Je mehr solcher Bilder miteinander korreliert und aneinander gehängt werden, desto weitläufiger kann das untersuchte Organ oder Gefäß dar­ gestellt werden. Sämtliche Korrelations-, Überlagerungs- und Zusammensetzungsschritte werden von der Bildverarbeitungsein­ richtung durchgeführt.

Die Überlagerung/Zusammensetzung wird im Verhältnis zur aus­ schließlichen Korrelation einfacher, wenn die Posi­ tions- und/oder Orientierungsdaten des jeweiligen Einzelbildes be­ kannt sind. In Fig. 2 sind diese lokalen Daten mit P₁ und P₂ gekennzeichnet. Diese Daten können mittels des Systems 6 er­ mittelt werden. Hierauf basierend kann eine Normierung der Einzelbilder vorgenommen werden, d. h. ihre absolute Lage be­ züglich einander kann bestimmt werden, so daß im Rahmen der Rekonstruktion jedes Bild an den richtigen Ort eingesetzt werden kann.

Neben der reinen Bilderzeugung ist die Bildverarbeitungsein­ richtung 5 auch zur Korrektur etwaiger Bildartefakte ausge­ bildet. Diese können optischer Natur sein, bedingt durch die konkrete Ausbildung der Endoskopoptik. Diese optischen Arte­ fakte können in dem sogenannten "Froschaugen-Effekt", et­ waigen Verzerrungen, Vergrößerungen oder Verkleinerungen oder dgl. liegen und können vor dem Überlagern/Zusammensetzen der Einzelbilder für jedes Einzelbild korrigiert werden. Daneben ist die Bildverarbeitungseinrichtung 5 auch zur Korrektur et­ waiger aus einer Bewegung des Hohlkörpers, beispielsweise des Magens, resultierender Bildartefakte basierend auf den erfaß­ ten Positions- und/oder Orientierungsdaten ausgebildet. Diese Positions- und/oder Orientierungsdaten ermöglichen wie be­ schrieben die Ermittlung der konkreten Lagebeziehung des auf­ genommenen Bildes in einem Koordinatensystem, welches von den Sensorelementen aufgespannt wird.

Die Bildverarbeitungseinrichtung 5 kann im einfachsten Fall zur Erzeugung eines Gesamtbildes ausgebildet sein, welche in­ soweit zweidimensional ist, jedoch den gesamten, mittels des Endoskops beobachteten Bereich darstellt. Die Bilderzeugung kann online oder offline erfolgen. Alternativ hierzu kann die Bildverarbeitungseinrichtung 5 auch zur Erzeugung eines drei­ dimensionalen Bildes ausgebildet sein, welches ebenfalls auf der Anzeigeeinrichtung 11 wie beispielsweise einem Fernseher oder einem Monitor angezeigt werden kann. Daneben kann die Bildverarbeitungseinrichtung 5 auch zur Ausgabe des drei­ dimensionalen Bildes als Virtual-Reality-Bild ausgebildet sein, welches mittels einer nichtgezeigten Steue­ rungs- und/oder Bewegungseinrichtung entsprechend bewegbar ist. Schließlich ist sie für eine etwaige Bildnachverarbeitungs­ prozedur ausgebildet. Zur Darstellung etwaiger Bewegungen des Hohlkörpers kann die Bildverarbeitungseinrichtung zur Zu­ ordnung des Aufnahmezeitpunktes zu jedem Einzelbild und einer entsprechenden zeitbezogenen Darstellung ausgebildet sein.

Fig. 3 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes System, welches insoweit dem in Fig. 1 gezeigten System entspricht. Jedoch sind hier Sensorelemente 12 verwendet, die im Inneren des Hohlkörpers, hier im Magen, ablegbar sind und mit dem in Fig. 1 bekannten Sensorelement 9 zusammenwirken. Auch mit diesem System ist eine hinreichende Positionserfassung möglich, da zwar die Sensorelemente 12 bei einer Bewegung des Magens ebenfalls bewegt werden, jedoch im Zusammenwirken mit dem Sensorelement 9 die Magenbewegung selbst ermittelbar ist und bezogen auf die feststehende Spitze des Endoskops, die bei einer Bewegung des Magens nicht bewegt wird, eine Ermittlung der entsprechenden Positions- und/oder Orientierungsdaten möglich ist.

Claims (26)

1. Verfahren zur Erzeugung von Bilddarstellungen der Ober­ fläche der Innenwand von Hohlkörpern im Rahmen einer endosko­ pischen Untersuchung, insbesondere von Hohlraumorganen und Gefäßen, wobei die mittels des Endoskops gelieferten Bildda­ ten in Form von Videobildsignalen ausgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ein­ zelbilder unterschiedlicher Bereiche der Innenwand des zu un­ tersuchenden Hohlkörpers aufgenommen werden, deren Videobild­ signale digitalisiert werden, und daß basierend auf den digi­ talisierten Videobildsignalen in einer Bildverarbeitungsein­ richtung durch Überlagerung und/oder Zusammensetzen einzelner Einzelbilder ein Gesamtbild erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelbilder bzw. die Bildsignale durch Korrelation mittels Korrelationsalgorithmen und/oder aufgrund während der Einzelbildaufnahme erfaßter räumlicher Positions- und/oder Orientierungsdaten miteinander verknüpft werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß basierend auf den erfaßten Positions- und/oder Orientierungsdaten durch Überlagern und/oder Zusammensetzen ein dreidimensionales Bild erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Einzelbild spezifische Positions- und/oder Orientierungsdaten aufgenommen und diesem zugeordnet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen der Korrelation optische und/oder durch eine Bewegung des Hohl­ körpers hervorgerufene Bildartefakte wie Verzerrungen oder dergleichen berücksichtigt werden.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Überlagern und/oder Zusammensetzen der Einzelbilder bzw. der Bildsignale Bilddatenkorrekturen vorgenommen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Bewegung des Hohl­ körpers während der Einzelbildaufnahme hervorgerufene Einzel­ bildartefakte anhand der Positions- und/oder Orientierungsda­ ten korrigiert werden.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bil­ derzeugung online während der Einzelbildaufnahme oder offline nach der Aufnahme der Einzelbilder erfolgt.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Er­ zeugung des Gesamtbildes, gegebenenfalls des dreidimensiona­ len Bildes eine Bildnachverarbeitung erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildnachverarbeitung on­ line erfolgt, so daß das erzeugte Gesamtbild, gegebenenfalls das dreidimensionale Bild bereits als nachverarbeitetes Bild ausgegeben wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen der Bildnach­ verarbeitung und/oder Bilddarstellung eine Darstellung als Virtual-Reality-Bild erfolgt.

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Einzelbild eine Information bezüglich des Aufnahmezeitpunktes ermittelt wird, so daß im Rahmen einer Offline-Bilderzeugung oder einer späteren Bildausgabe eine Darstellung der zeitli­ chen Bewegung des Hohlkörpers möglich ist.

13. System zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend ein Endoskop und eine Ein­ richtung zur Ausgabe der mit dem Endoskop aufgenommenen Bil­ der bzw. Bilddaten in Form von Videobildsignalen, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (4) zum Digitalisieren der Videobildsignale vorgesehen sind, und daß eine Bildverarbeitungseinrichtung (5) vorgesehen ist, mittels welcher durch Überlagerung und/oder Zusammensetzen der digitalisierten Videobildsignale mehrerer Einzelbilder (B₁, B₂) unterschiedlicher Bereiche der Innenwand des zu un­ tersuchenden Hohlkörpers (1) ein Gesamtbild (B_ges) erzeugbar ist.

14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverarbeitungseinrich­ tung (5) zum Verknüpfen der Einzelbilder bzw. der Bildsignale miteinander durch Korrelation mittels Korrelationsalgorithmen und/oder aufgrund während der Einzelbildaufnahme erfaßter räumlicher Positions- und/oder Orientierungsdaten ausgebildet ist.

15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverarbeitungseinrich­ tung (5) zur Erzeugung eines dreidimensionalen Bildes durch Überlagern und/oder Zusammensetzen der Einzelbilder bzw. der Bildsignale basierend auf den erfaßten Positions- und/oder Orientierungsdaten ausgebildet ist.

16. System nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildver­ arbeitungseinrichtung (5) zur Berücksichtigung optischer und/oder aufgrund einer Bewegung des Hohlkörpers (1) beding­ ter Bildartefakte wie Verzerrungen oder dergleichen im Rah­ men der Korrelation ausgebildet ist.

17. System nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Positi­ ons- und/oder Orientierungserfassungssystem (6) zur Ermitt­ lung er Positions- und/oder Orientierungsdaten vorgesehen ist, umfassend ein oder mehrere am, im oder im Bereich des Hohlkörpers (1) anbringbare Sensorelemente (7, 12), das oder die mit einem oder mehreren externen Sensorelementen (9) zu­ sammenwirken.

18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Sensorelemente (12) am Endoskop (3) angeordnet sind, oder separat von diesem plazierbar sind.

19. System nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Positions- und/oder Ori­ entierungserfassungssystem (6) zur Erzeugung digitalisierter Positions- und/oder Orientierungsdaten ausgebildet ist.

20. System nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Positi­ ons- und/oder Orientierungserfassungssystem (6) zur Erfassung der Positions- und/oder Orientierungsdaten zu jedem Einzel­ bild ausgebildet ist.

21. System nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildver­ arbeitungseinrichtung (5) zur Korrektur von aus einer Bewe­ gung des Hohlkörpers (1) während der Einzelbildaufnahme re­ sultierender Einzelbildartefakte anhand der Posi­ tions- und/oder Orientierungsdaten ausgebildet ist.

22. System nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung und Zuordnung einer Information bezüglich des Auf­ nahmezeitpunktes eines Einzelbildes vorgesehen sind, und daß die Bildverarbeitungseinrichtung (5) im Rahmen einer Offline- Bilderzeugung oder einer späteren Bildausgabe zur Erzeugung einer die zeitliche Bewegung des Hohlkörpers (1) darstellen­ den Bildwiedergabe basierend auf der Zeitinformation ausge­ bildet ist.

23. System nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildver­ arbeitungseinrichtung (5) zur Erzeugung des Gesamtbildes, ge­ gebenenfalls des dreidimensionalen Bildes im Online-Betrieb während der Einzelbildaufnahme und/oder im Offline-Betrieb nach Aufnahme der Einzelbilder ausgebildet ist.

24. System nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildver­ arbeitungseinrichtung (5) zur Bildnachverarbeitung des er­ zeugten Gesamtbildes, gegebenenfalls des dreidimensionalen Bildes ausgebildet ist.

25. System nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverarbeitungseinrich­ tung (5) zur Online-Bildnachverarbeitung ausgebildet ist.

26. System nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildver­ arbeitungseinrichtung (5) zur Darstellung des erzeugten drei­ dimensionalen Bildes als Virtual-Reality-Bild ausgebildet ist, und daß das System eine Steuerungs- oder Bewegungsein­ richtung für das dreidimensionale Bild umfaßt.