DE102007004334A1 - Lithotripter for use with stone tracking and position interlocking device, has moving platform for accommodating patients, ultrasonic scanner and ultrasonic sensor under mobile platform - Google Patents
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Abstract
Description
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
(a) Bereich der Erfindung(a) Field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nierensteinzertrümmerer und zwar einen Nierensteinzertrümmerer mit Steinverfolgung und Positionsverriegelung, der deshalb mit Roentgengerät, Ultraschallscanner, Ultraschallsensor, beweglicher Platform, Monitor, Systemsteuerung, Steinverfolgung und Positionsverriegelung ausgerüstet ist.The The present invention relates to a kidney stone smasher and though a kidney stone smasher with stone tracking and position locking, which is why with Roentgengerät, ultrasound scanner, Ultrasonic sensor, mobile platform, monitor, system control, Stone tracking and position lock is equipped.
(b) Beschreibung des derzeitigen Standes der Technik(b) Description of the current state of the technique
Nierensteinzertrümmerer benutzen Stoßwellen, die durch Wasser auf das menschliche Gewebe übertragen und auf den Brennpunkt F2 konzentriert werden. Die dort entstehenden Drücke sind so hoch, daß sie gesundes Gewebe beschädigen können. Es ist daher wichtig, daß der Brennpunkt F2 möglichst genau mit der Lage des Steins zusammenfällt. Die Genauigkeit von Fokussierung, Steinverfolgung und Verriegelung der Position des Steins sind daher für den Erfolg der Behandlung von ausschlaggebender Bedeutung.Use Kidney Stone Smasher Shock waves which are transmitted through water to human tissue and to the focal point F2 be concentrated. The resulting pressures are so high that they are healthy Damage tissue can. It is therefore important that the Focus F2 as possible coincides exactly with the location of the stone. The accuracy of focusing, Stone tracking and locking the position of the stone are therefore for the Success of treatment is of crucial importance.
Unglücklicherweise wird die Position des Steins leicht von Bewegungen der inneren Organe beeinflußt, was dazu führen kann, daß sich statt des Steins gesundes Gewebe im Brennpunkt F2 befindet, welches dann unter Umständen beschädigt wird.Unfortunately The position of the stone is easily affected by movements of internal organs affected what cause it that can happen instead of the stone healthy tissue is located in focal point F2, which then in certain circumstances damaged becomes.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Hauptziel der Erfindung ist ein Nierensteinzertrümmerer mit Steinverfolgung und Positionsverriegelung, in den Roentgengerät, Ultraschallscanner, Ultraschallsensor, bewegliche Platform, Monitor, Systemsteuerung, Steinverfolgung und Positionsverriegelung integriert sind. Das Roentgengerät beleuchtet den Stein im Körper des Patienten dreidimensional zur Positionserfassung durch die Systemsteuerung und zur Darstellung der Position auf dem Monitor. Der Ultraschallsensor ist unter der beweglichen Platform angebracht und kann seine Lage seitlich sowie in der Höhe ändern, bis er den Körper des Patienten berührt.main goal The invention is a stone-chipped kidney stone smasher and position lock, in the roentgen device, ultrasound scanner, ultrasonic sensor, mobile platform, monitor, system control, stone tracking and Position locking are integrated. The Roentgen device illuminates the stone in the body the patient three-dimensional for position detection by the system control and to display the position on the monitor. The ultrasonic sensor is attached under the movable platform and can its location change laterally as well as in height until he's the body touched by the patient.
Nebenziel der Erfindung ist ein Nierensteinzertrümmerer mit Steinverfolgung und Positionsverriegelung, der einen Positionsverfolgungsprozeß mit Positionsverriegelung durchführen kann, welcher die Schritte Prozeßinitialisierung, Bilderfassung, Steinentdeckung, Bildvergleich und Positionierung des Steins durchführen kann. Das Steuergerät steuert dann die Platform in eine Position, bei der der Stein im Brennpunkt F2 zu liegen kommt, wo er dann durch Stoßwellen zerstört werden kann.secondary objective The invention is a stone-chipped kidney stone smasher and position lock, which includes a position tracking process with position lock carry out which can be the steps process initialization, image acquisition, Stone discovery, image comparison and positioning of the stone can perform. The control unit then steers the platform into a position where the stone is in Focal point F2 comes to rest, where he then by shock waves destroyed can be.
Weiteres Ziel der Erfindung ist, den Schatten des Steins zur Positionsbestimmung mit heranzuziehen und damit ihre Genauigkeit zu verbessern. Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Mittellinien von Ultraschallsensor, Stoßerzeuger und Roentgenquelle auf den Brennpunkt F2 zu lenken.additional The aim of the invention is the shadow of the stone for position determination to use and thus improve their accuracy. Yet Another object of the invention is to provide the centerlines of the ultrasonic sensor, shock generator and Roentgenquelle on the focus F2 to steer.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungDetailed description of the preferred execution
Laut
Nach
Wie
Mit
Hilfe von Antrieben, Getrieben und Positionsmeldern kann die Systemsteuerung
(
Die
Steinverfolgungs- und Positionsverriegelungsprozedur der vorliegenden
Erfindung ist in
- (A) Konfigurieren: Speicherzuweisung für Bahnverfolgung und Positionsverriegelung. Setzen der Startparameter. Initialisieren der Bilderfassungskarte.
- (B) Bilderfassung: Diese erfolgt über Threads mit Ablage in Puffern. Die über die grafische Benutzeroberfläche eingegebenen Befehle werden zur Verringerung der Reaktionszeit von einem ereignisgesteuerten System bearbeitet. Zur weiteren Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit wird Doppelpufferung eingesetzt.
- (C) Steinentdeckung: Über
Helligkeitsmaximum (lokales Maximum) Die Helligkeitsmaxima werden
auf einen vorbestimmten Wert angehoben, um größere Flächen zu erhalten. Isolierte
Maxima von nur wenigen Pixeln werden ignoriert. Es wird davon ausgegangen,
daß die
auf diese Art identifizierten Regionen potentielle Lagen von Steinen
sind (siehe
5(A) ). - (D) Rahmenvergleich: Binäre Bilder von aufeinanderfolgenden Rahmen werden überlagert, wobei übereinstimmende Regionen mehr und nicht übereinstimmende Regionen weniger Gewicht erhalten. Die Summe aller Gewichtswertungen wird als Übereinstimmungswert bezeichnet. Die ROI wird dann in verschiedenen Richtungen verschoben, um verschiedene Übereinstimmungswerte zu erhalten. Die Richtung zum höchsten Übereinstimmungswert wird zur Bestimmung des Translationsvektors herangezogen.
- (E) Steinpositionsbestimmung: Der abgeleitete Translationsvektor wird zu der vorher bestimmten Lage des Steins addiert. Die neue Position ist das Zentrum des zuvor markierten Kandidaten für die Steinposition, die der berechneten neuen Position am nächsten kommt.
- (A) Configure: Memory Allocation for Trace Tracking and Position Lock. Set the start parameters. Initialize the image capture card.
- (B) Image capture: This is done via threads with storage in buffers. The commands entered through the GUI are edited by an event-driven system to reduce response time. To further increase the reaction rate double buffering is used.
- (C) Stone Discovery: Over Brightness Maximum (Local Maximum) The Brightness Maxima are set to ei NEN predetermined value raised to obtain larger areas. Isolated maxima of just a few pixels are ignored. It is assumed that the regions identified in this way are potential layers of rocks (see
5 (A) ). - (D) Frame comparison: Binary images of successive frames are superimposed, with matching regions receiving more weight and mismatching regions receiving less weight. The sum of all weightings is called the match score. The ROI is then shifted in different directions to get different match values. The direction to the highest match value is used to determine the translation vector.
- (E) Stone Positioning: The derived translation vector is added to the previously determined location of the stone. The new position is the center of the previously selected stone position candidate closest to the calculated new position.
Wie
aus
- (A) Finden lokaler Maxima;
- (B) Berechnung von Schatten, Nähe und Figurähnlichkeit für jedes lokale Maximum;
- (C) Berechnung der kombinierten Figurähnlichkeit für jedes lokale Maximum;
- (D) Bestimmung der Position des größten Wertes;
- (E) Neue Steinposition gefunden;
- (F) Ausgabe der neuen Steinposition;
- (G) Als letzte bekannte Position ablegen;
- (H) Wiederholung von (A) bis (G) für nächstes Bild.
- (A) find local maxima;
- (B) calculating shadow, proximity, and figure similarity for each local maximum;
- (C) calculating the combined figure similarity for each local maximum;
- (D) determining the position of the largest value;
- (E) Found new stone position;
- (F) output of the new stone position;
- (G) Save as last known position;
- (H) Repeat from (A) to (G) for next frame.
Für Benutzereingriffe braucht nur die ROI mit der Maus markiert zu werden. Nach Definition der ROI werden alle Grauwerte der Pixel in der ROI zur Neuberechnung der lokalen Maxima herangezogen.For user intervention all you need to do is mark the ROI with the mouse. By definition The ROI will recalculate all gray levels of the pixels in the ROI of the local maxima.
Über einen
einfachen morphologischen Prozeß werden
danach sehr kleine Regionen eliminiert. Die weißen Flächen im Binärbild sind potentielle Steinlagen,
deren Konturen, wie in
In den meisten Fällen erfolgt zwar eine korrekte Entdeckung des Steins in der ROI, der Stein bewegt sich jedoch mit den inneren Organen, was zu einer Veränderung der Steinposition führt. Es ist daher wichtig die echte Lage des Steins durch Verfolgung und Positionsverriegelung festzuhalten.In most cases Although a correct discovery of the stone in the ROI, the Stone, however, moves with the internal organs, causing a change the stone position leads. It is therefore important the true location of the stone through tracking and lock the position.
Wie
in
- (A) Zurückholen des Binärbilds der ROI des vorhergehenden Rahmens;
- (B) Bewegen der ROI in einer beliebigen Richtung;
- (C) Gewinnung des Binärbilds der verschobenen ROI;
- (D) Vergleich der beiden Binärbilder;
- (E) Bewegen der ROI in anderen Richtungen und Berechnung der Figurähnlichkeit (FOM = figure of merit) in dieser Richtung;
- (A) retrieving the binary image of the ROI of the previous frame;
- (B) moving the ROI in any direction;
- (C) obtaining the binary image of the shifted ROI;
- (D) comparison of the two binary images;
- (E) moving the ROI in other directions and calculating figure of merit (FOM) in this direction;
Die FOM wird als Referenzrahmen benutzt und wenn die Pixel des Steins im vorhergehenden Rahmen mit denen des derzeitigen Rahmens übereinstimmen wird der maximale Wert der FOM mit der Gleichung (1) berechnet; wobei P der vorhergehende Rahmen, C der derzeitige Rahmen und W der Gewichtungswert sind.The FOM is used as a reference frame, and if the pixels of the brick in the previous frame match those of the current frame, the maximum value of the FOM is calculated using equation (1); where P is the previous frame, C is the current frame, and W is the weight value.
Bei Durchführung der Berechnung wird die ROI des derzeitigen Rahmens in verschiedenen Richtungen verschoben, um einen Satz Binärbilder zu erhalten. Diese werden mit dem vorhergehenden Bild verglichen, um FOM Werte für verschiedene Richtungen zu erhalten. Der höchste FOM Wert entscheidet über die Bewegungsrichtung.at execution The calculation will convert the ROI of the current framework into different ones Moved directions to get a set of binary images. These are compared with the previous image to FOM values for different To get directions. The highest FOM value decides the direction of movement.
Der abgeleitete Translationsvektor wird zu der zuvor ermittelten Position des Steins addiert, so daß die neue Position des Steins nach der Bewegung bestimmt werden kann.Of the derived translation vector becomes the previously determined position of the stone, so that the new one Position of the stone after the movement can be determined.
Um die Genauigkeit der Positionsermittlung des Steins zu verbessern gehört zu der vorliegenden Erfindung ein Assistenzsystem zur Positionsermittlung unter zu Hilfe nahme des Steinschattens. Ultraschallwellen können dichtes Material wie Knochen und Steine nicht durchdringen, weshalb beim Bildaufbau hinter einem Nierenstein ein langer Schatten entsteht, dessen Bildpunkte einen niedrigeren Grauwert als das umgebende Gewebe, wegen der starken Reflektion durch den Stein aber einen höheren als der Stein haben. Wenn eine Region einen hohen Grauwert mit einem langen darauffolgenden Schatten hat, wird normalerweise angenommen, daß sich dort ein Stein befindet.Around to improve the accuracy of the position detection of the stone belongs to the present invention, an assistance system for position detection under assistance of the stone shadow. Ultrasonic waves can be dense Material like bones and stones do not penetrate, which is why Picture building behind a kidney stone a long shadow emerges whose pixels have a lower gray value than the surrounding tissue, because of the strong reflection through the stone but a higher than have the stone. If a region has a high gray value with a long consecutive shadow is usually assumed that yourself There is a stone there.
Die
in
- (A) Ermittlung des Schattenpfads auf Basis des Umrisses eines Bildes;
- (B) Mögliche Kandidaten zurückrufen;
- (C) Kandidatenvergleich;
- (D) Auswahl eines Schattenpfads;
- (E) Feststellung der Lage des Steins.
- (A) determining the shadow path based on the outline of an image;
- (B) recall possible candidates;
- (C) candidate comparison;
- (D) selecting a shadow path;
- (E) Determining the position of the stone.
Um mit der Prozedur weiterzumachen ist ein Schattenpfad vordefiniert. Schattenanfangspositionen sind immer innerhalb einer ROI. Wenn der Schatten eines Steins mit einem verfolgten Pfad übereinstimmt, wird optimale Übereinstimmung erzielt, da ein Schattenmuster einen Stein- und einen Schattenanteil hat.Around to proceed with the procedure, a shadow path is predefined. Shadow start positions are always within an ROI. If the Shadow of a stone coincides with a traced path becomes optimal match scored as a shadow pattern has a stone and a shadow component Has.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007004334A DE102007004334A1 (en) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | Lithotripter for use with stone tracking and position interlocking device, has moving platform for accommodating patients, ultrasonic scanner and ultrasonic sensor under mobile platform |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007004334A DE102007004334A1 (en) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | Lithotripter for use with stone tracking and position interlocking device, has moving platform for accommodating patients, ultrasonic scanner and ultrasonic sensor under mobile platform |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102007004334A1 true DE102007004334A1 (en) | 2008-09-18 |
Family
ID=39687948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102007004334A Ceased DE102007004334A1 (en) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | Lithotripter for use with stone tracking and position interlocking device, has moving platform for accommodating patients, ultrasonic scanner and ultrasonic sensor under mobile platform |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102007004334A1 (en) |
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