DE4314743A1

DE4314743A1 - Position body with inner chamber filled with contrasting medium - images and displays diagnostic sectional view which alters at least one characteristic of surface section through inner chamber depending on place or alignment of view

Info

Publication number: DE4314743A1
Application number: DE4314743A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl Ing Weber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-05-19
Filing date: 1993-05-04
Publication date: 1993-11-25

Abstract

The characteristic property is a pattern (28) of points. The inner chamber (16) is hemispherical in shape. Rods (20) are arranged in the inner chamber which emanate in ray form from a centre point. The rods end at the corners of a half regular polyhedron fitted to inner chamber. The rods (20) are made of material not visible in the sectional view (8). The regular polyhedron is a icosahedron. The characteristic property can be a surface pattern. The inner chamber (16) is defined by a surface, which includes a first part curved surface (40) which is convex. The surface includes a second curved part surface (42) which is concave. USE/ADVANTAGE - Measuring electro-physiological activities for medical diagnostic purposes. Position body can be identified in sectional view, identifiable with pattern recognition method designating place of reference point.

Description

Die Erfindung betrifft einen Positionskörper mit einem Innenraum, den ein Kontrastmittel ausfüllt, welches in einem diagnostischen Schnittbild sichtbar abbildbar ist.The invention relates to a position body with a Interior, which a contrast medium fills, which in a diagnostic slice can be visibly depicted.

In der Medizin werden seit einiger Zeit die von elektro physiologischen Aktivitäten erzeugten Magnetfelder ge messen. Aus den Meßwerten wird für diagnostische Zwecke der Ort der elektrophysiologischen Aktivität bestimmt. Die Magnetfeldverteilung wird mit Vielkanalmeßanordnungen erfaßt, so daß sowohl Ortsänderungen wie auch Intensitäts änderungen der elektrophysiologischen Aktivitäten bestimmt werden können. Die Änderungen des Ortes und/oder der Inten sität erlauben Rückschlüsse auf pathologische Zustände. Der diagnostische Wert der Lokalisierung der elektrophysiolo gischen Aktivität kann erheblich verbessert werden, wenn die Lokalisierung der Anatomie und Struktur des zu untersuchen den Gebietes zugeordnet werden kann.For some time now, electro Physiological activities generated magnetic fields measure up. The measured values are used for diagnostic purposes the location of the electrophysiological activity is determined. The magnetic field distribution is with multi-channel measuring arrangements detected, so that both location changes and intensity Changes in electrophysiological activities determined can be. The changes in location and / or inten tity allow conclusions to be drawn about pathological conditions. The diagnostic value of localization of the electrophysiolo activity can be significantly improved if the Localize the anatomy and structure of the exam can be assigned to the area.

In dem Artikel von Schneider/Hoenig/Reichenberger/Abraham- Fuchs/Moshage/Oppelt/Stefan/Weikl/Wirth mit dem Titel: "Multichanel Biomagnetic System for Study of Electrical Activity in Brain and Heart", erschienen in Radiology, Vol. 176, No. 3, Sept. 1990, Seiten 825 bis 830, ist der eingangs genannte Positionskörper beschrieben und ein Verfahren ange geben, mit dem der Ort der elektrophysiologischen Aktivität in ein Kernspin-Tomogramm oder MR-Schnittbild übertragen werden kann und somit einer Anatomie zugeordnet ist. Mit wassergefüllten oder kontrastmittelgefüllten Markierungen werden Referenzpunkte im MR-Schnittbild erzeugt. Bei der biomagnetischen Messung werden diese Referenzpunkte durch stromdurchflossene Spulen markiert, die vom biomagnetischen Meßsystem geortet werden können. Nach einer Koordinaten transformation können dann die lokalisierten elektrophysio logsichen Aktivitäten ortsrichtig in anatomische Schnitt bilder eingetragen werden. In der Praxis wird dazu am Jugulum ein Ort markiert, zu dem für die Messung mit dem biomagnetischen Meßsystem ein Trägerkreuz mit vier Spulen auf den Körper des Patienten aufgelegt wird. Bei der Aufnahme von Schnittbildern mit dem MR-System sind die Spulen durch quaderförmige, mit punktförmigen Agarose- Bläschen durchsetzte Positionskörper ersetzt. Nachteilig ist bei diesem Positionskörper, daß er in Schnittbildern von Mustererkennungsverfahren nicht oder nur sehr schwer identifiziert werden kann. Das rührt unter anderem daher, daß er kein signifikantes Muster erzeugt, welches sich deutlich von anatomischen Mustern unterscheidet. Weiter hin sind je nach Schnittlage und Abstand der Schnittbilder zueinander nicht alle Positionskörper im Schnittbild zu erkennen. Ein Nachteil besteht auch darin, daß sich wegen der punktförmigen Ausdehnung der Markierung nicht alle Größen der Transformationsmatrix für die Koordinatentrans formation eindeutig bestimmen lassen.In the article by Schneider / Hoenig / Reichenberger / Abraham- Fuchs / Moshage / Oppelt / Stefan / Weikl / Wirth with the title: "Multichanel Biomagnetic System for Study of Electrical Activity in Brain and Heart ", published in Radiology, Vol. 176, No. 3, Sept. 1990, pages 825 to 830, is the beginning described position body and a method with which the place of electrophysiological activity transferred into a magnetic resonance tomogram or MR slice image can be assigned to an anatomy. With markings filled with water or contrast medium reference points are generated in the MR slice image. In the these reference points are measured by biomagnetic current-carrying coils marked by the biomagnetic Measuring system can be located. According to a coordinate The localized electrophysio Logical activities in the correct anatomical section images are entered. In practice, this is done on Jugulum marked a location to which to measure with the biomagnetic measuring system a carrier cross with four Coils are placed on the patient's body. At The acquisition of sectional images with the MR system are the Coils through cuboid, with punctiform agarose Position body penetrated by bubbles replaced. Disadvantageous is with this position body that it is in sectional images of pattern recognition processes not or only with great difficulty can be identified. Among other things, this is because that it does not produce a significant pattern that clearly distinguishes from anatomical patterns. Next depending on the cutting position and spacing of the cutting patterns not all position bodies to each other in the sectional view detect. Another disadvantage is that because of the punctiform extent of the marking not all Sizes of the transformation matrix for the coordinate trans have formation clearly determined.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Posi tionskörper anzugeben, der in einem diagnostischen Schnitt bild mit einem Mustererkennungsverfahren identifizierbar ist und der für den Ort eines Referenzpunktes bezeichnend ist.The invention is based on the object, a Posi tion body specifying in a diagnostic cut image can be identified with a pattern recognition process and which is indicative of the location of a reference point.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß sich mindestens eine charakteristische Eigenschaft einer durch den Innenraum gelegten Schnittfläche in Abhängigkeit des Ortes und/oder der Ausrichtung der Schnittfläche ändert. Damit sind für jede Lage oder Ausrichtung signifikante Muster oder Teil muster im einzelnen Schnittbild zu erkennen. Des weiteren kann die Änderungen der charakteristischen Eigenschaft in Bildfolgen genutzt werden, die richtige Reihenfolge und den richtigen Abstand der Bildfolgen in einer Bildfolgeverar beitung zu bestimmen.The object is achieved in that at least one characteristic property of one by the interior cut area depending on the location and / or the orientation of the cut surface changes. So that are for any location or orientation significant pattern or part to recognize patterns in the individual sectional view. Furthermore can change the characteristic property in Image sequences are used, the correct order and the correct spacing of the image sequences in an image sequence to determine processing.

In einer ersten Variante ist die charakteristische Eigen schaft ein Punktmuster. Aus dem Punktmuster lassen sich dann mit bekannten Verfahren der Mustererkennung die Lage und/oder Ausrichtung des Positionskörpers bestimmen und damit ein Referenzpunkt angeben.In a first variant, the characteristic is Eigen creates a dot pattern. From the dot pattern can be then the location using known methods of pattern recognition and / or determine the position of the position body and thus give a reference point.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der ersten Variante zeich net sich dadurch aus, daß der Innenraum halbkugelförmig ist, daß im Innenraum Stäbe angeordnet sind, die strahlenförmig von einem Mittelpunkt ausgehen und an den Ecken eines im Innenraum einpaßbaren halben regulären Polyeders enden, wo bei die Stäbe aus im Schnittbild nicht sichtbarem Material sind. Das Punktmuster ist hier in einem leicht identifizier baren Bereich, nämlich in einem Kreis oder in einem Kreis segment angeordnet und kann mit Mustererkennungsverfahren ausgewertet werden.Draw an advantageous embodiment of the first variant is characterized by the fact that the interior is hemispherical, that rods are arranged in the interior, the rays start from a center point and at the corners of an im Interior adjustable half regular polyhedron ends where for the rods made of material not visible in the sectional view are. The dot pattern is easily identified here area, namely in a circle or in a circle segment arranged and can with pattern recognition be evaluated.

In einer zweiten Variante ist die charakteristische Eigen schaft ein Flächenmuster. Der Positionskörper ist durch die flächenhafte Ausdehnung des zu erkennenden Musters weniger anfällig gegenüber Störungen.In a second variant, the characteristic is Eigen a surface pattern. The position body is through the areal extent of the pattern to be recognized less susceptible to interference.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der zweiten Variante ist der Innenraum von einer konvexen Kugelkalotte und einer konkaven Kugelkalotte begrenzt, wobei die beiden Kugelkalotten eine gemeinsame Berandungslinie aufweisen. Dieser Positionskörper erzeugt in Schnittbildern relativ schmale charakteristische Flächenmuster, die andere Bereiche in den Schnittbildern nur wenig überstrahlen.In a particularly advantageous embodiment of the second The variant is the interior of a convex spherical cap and a concave spherical cap, the two Ball domes have a common boundary line. This position body generates relatively in sectional images narrow characteristic surface patterns, the other areas only slightly outshine in the sectional images.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von 9 Figuren erläutert. Es zeigen:Two embodiments of the invention are as follows explained with reference to 9 figures. Show it:

Fig. 1 eine Anordnung von sechs Positionskörpern, die für eine Herzuntersuchung an einem Patienten befestigt sind; Fig. 1 shows an arrangement of six position bodies which are fixed for a heart examination on a patient;

Fig. 2 in einer Draufsicht einen ersten Positionskörper, der in Schnittbildern ein Punktmuster erzeugt; Fig. 2 is a plan view of a first position of the body, which produces cross-sectional images a dot pattern;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Positionskörpers nach Fig. 2; Fig. 3 is a side view of the position of the body of Fig. 2;

Fig. 4 in einer Seitenansicht ein in aufeinanderfolgenden Schnittbildern erzeugtes Punktmuster des Positions körpers nach Fig. 2 und 3; Fig. 4 is a side view of a signal generated in consecutive cross-sectional images of the dot pattern position body shown in FIG. 2 and 3;

Fig. 5 in einer Draufsicht das Punktmuster nach Fig. 4; Fig. 5 is a plan view of the dot pattern of Fig. 4;

Fig. 6 in einer Seitenansicht einen zweiten Positionskörper, der in Schnittbildern ein Flächenmuster erzeugt; Fig. 6 is a side view of a second position of the body, which produces cross-sectional images a surface pattern;

Fig. 7 einen Positionskörper ähnlich wie in Fig. 6, dessen Wandungen jedoch aus Glas bestehen; FIG. 7 shows a position body similar to that of FIG. 6, but the walls of which are made of glass;

Fig. 8 ein erstes Flächenmuster des Positionskörpers nach Fig. 6 mit einem dazugehörigem -s-Diagramm; FIG. 8 shows a first surface pattern of the position body according to FIG. 6 with an associated -s diagram;

Fig. 9 ein zweites Flächenmuster des Positionskörpers nach Fig. 6 mit einem dazugehörigen -s-Diagramm; Figure 9 shows a second surface pattern of the position member of Figure 6 with an associated -s diagram..;

Fig. 10 eine Schnittbildfolge mit charakteristischen Flächen mustern. Fig. 10 pattern a sequence of sectional images with characteristic surfaces.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung von sechs Positionskörpern 2 am Oberkörper eines Patienten 4. Die Positionskörper 2 mar kieren sechs Referenzpunkte 5 und dienen der ortsrichtigen Zuordnung von elektrophysiologischen Aktivitäten am Herzen 6 zur Anatomie des untersuchten Bereichs. Die elektrophysio logischen Aktivitäten werden z. B. mit einem biomagnetischen Vielkanalsystem lokalisiert, welches aus der von der elek trophysiologischen Aktivität erzeugten Magnetfeldverteilung eine Ersatzstromquelle so bestimmt, daß die von der Ersatz stromquelle erzeugte Magnetfeldverteilung gleich der Magnet feldverteilung der elektrophysiologischen Aktivität ist. Im allgemeinen ist das gesamte Untersuchungsvolumen in einer Folge von Schnittbildern 8, die z. B. mit Hilfe eines Kern spinresonanz-Bildgeräts gewonnen worden sind, abgebildet. Fig. 1 shows an arrangement of six bodies 2 position on the upper body of a patient 4. The position body 2 mark six reference points 5 and are used for the correct assignment of electrophysiological activities on the heart 6 to the anatomy of the examined area. The electrophysiological activities are such. B. localized with a biomagnetic multi-channel system, which determines an equivalent power source from the magnetic field distribution generated by the electro-physiological activity so that the magnetic field distribution generated by the equivalent power source is equal to the magnetic field distribution of the electrophysiological activity. In general, the entire examination volume is in a sequence of sectional images 8 which, for. B. have been obtained with the aid of a nuclear magnetic resonance imaging device.

Die Positionskörper 2 sind hier mit gelochten Gummibändern 10 möglichst unverrückbar in Bezug auf das Untersuchungs volumen befestigt. Die Positionskörper 2 werden bevorzugt dort angesetzt, wo Hautbewegungen möglichst gering sind: bei Herzuntersuchungen z. B. im Sternum-, Jugulum- oder Rückenbereich.The position body 2 are fastened here with perforated rubber bands 10 as immovable as possible in relation to the examination volume. The position body 2 are preferably applied where skin movements are as small as possible. B. in the sternum, jugulum or back area.

Wenn mit beiden Untersuchungssystemen, also dem biomagne tischen Meßsystem und dem Bildsystem mindestens vier durch die Positionskörper 2 definierte Referenzpunkte 5 ermittelt werden, dann läßt sich zwischen den beiden Systemen eine Korrespondenz herstellen. Aus der in beiden Systemen gleichen Anordnung der Referenzpunkte können die Größen einer Abbildungsmatrix zur Transformation der Koordinaten von einem System in das andere bestimmt werden. Die Abbil dungsmatrix erlaubt eine Verschiebung und eine Drehung der beiden Systeme zueinander, ebenfalls können unterschiedliche Skalierungen ausgeglichen werden.If at least four reference points 5 defined by the position body 2 are determined with both examination systems, that is to say the biomagne measuring system and the image system, then a correspondence can be established between the two systems. The sizes of a mapping matrix for transforming the coordinates from one system into the other can be determined from the same arrangement of the reference points in both systems. The image matrix allows the two systems to be shifted and rotated relative to one another, and different scalings can also be compensated for.

In Fig. 2 und 3 ist nun eine erste Ausführungsform des Po sitionskörpers 2 im einzelnen dargestellt. Fig. 2 zeigt den Positionskörper 2 in einer Draufsicht, während Fig. 3 den Positionskörper 2 in einer Seitenansicht zeigt. Im Aufbau der Positionskörper 2 wird eine Halbkugelschale 12 aus Kunststoff verwendet, die am Boden durch eine Platte 14 abgeschlossen ist. Die Wandstärke der Halbkugelschale 12 und der Platte 14 beträgt ca. 1 mm. Der Durchmesser der Halbkugelschale 12 liegt zwischen 1 und 10 cm, wobei die Abmessungen abhangig sind vom Schichtabstand der Schnittbil der 8, es muß eine Anzahl von Schnitten durch den Positions körper 2 gelegt werden können. Bei einem Schichtabstand von 0,8 cm hat sich ein Durchmesser der Halbkugelschale 12 von 5 cm als geeignet herausgestellt.In FIGS. 2 and 3, a first embodiment of the Po is now sitionskörpers 2 shown in detail. FIG. 2 shows the position body 2 in a top view, while FIG. 3 shows the position body 2 in a side view. In the construction of the position body 2 a hemispherical shell 12 made of plastic is used, which is closed at the bottom by a plate 14 . The wall thickness of the hemisphere shell 12 and the plate 14 is approximately 1 mm. The diameter of the hemispherical shell 12 is between 1 and 10 cm, the dimensions depending on the layer spacing of the cut image 8 , it must be possible to place a number of cuts through the position body 2 . With a layer spacing of 0.8 cm, a diameter of the hemispherical shell 12 of 5 cm has been found to be suitable.

Am Positionskörper 2 sind Befestigungsmittel 15 zur Befe stigung mit dem gelochten Gummiband 10 angeordnet. Sie um fassen Ösen, durch die das Gummiband 10 geführt ist, und einen Stift, der ein Verschieben des Positionskörpers 2 gegenüber dem Gummiband 10 verhindert.On the position body 2 , fasteners 15 for BEFE stigung with the perforated rubber band 10 are arranged. You to grasp eyelets through which the rubber band 10 is guided, and a pin that prevents displacement of the position body 2 relative to the rubber band 10 .

Im von der Halbkugelschale 12 und der Platte 14 gebildeten Innenraum 16 des Positionskörpers 2 sind ausgehend vom Mittelpunkt 18 der Platte 14 sechs Stäbe 20 in radialer Richtung zur Halbkugelschale 12 angeordnet. Die Orte, an denen die Enden der Stäbe 20 die Innenseite der Halbkugel schale 12 berühren, sind identisch mit den Ecken einer Hälfte eines im Innenraum 16 eingepaßten regulären Poly eders, hier eines Ikosaeders. Die Stäbe 20 bestehen aus einem Material, das im Schnittbild nicht abbildbar ist. Für MR-Schnittbilder kann ein Kunststoff wie z. B. Polymethyl methacrylat verwendet werden. Der Innenraum 16 kann über eine mit einem Verschluß versehenen Einfüllöffnung 22 mit Kontrastmittel gefüllt werden. Ein für diagnostische Kern spintomographie-Geräte (MR-Bildsysteme) geeignetes Kon trastmittel besteht aus Agarosepulver von der Firma Merk (Artikel 16801), das mit Wasser, geeigneten Salzen, wie z. B. Kupfersulfat oder Nickelsulfat, und einem Gel zusammen aufgekocht wurde. Im MR-Schnittbild ergibt damit der Po sitionskörper 2 eine helle Fläche, in der ein dunkles Punkt muster angeordnet ist. Aus dem Punktmuster kann dann, wie weiter unten beschrieben ist, der Ort eines Referenzpunktes 5 bestimmt werden.In the interior 16 of the position body 2 formed by the hemisphere shell 12 and the plate 14 , six rods 20 are arranged in the radial direction of the hemisphere shell 12 , starting from the center 18 of the plate 14 . The places where the ends of the rods 20 touch the inside of the hemisphere shell 12 are identical to the corners of one half of a regular poly eders fitted in the interior 16 , here an icosahedron. The rods 20 are made of a material that cannot be depicted in the sectional view. For MR cross-sectional images, a plastic such. B. polymethyl methacrylate can be used. The interior 16 can be filled with contrast medium via a filler opening 22 provided with a closure. A contrast medium suitable for diagnostic nuclear spin tomography devices (MR imaging systems) consists of agarose powder from Merk (Article 16801), which is mixed with water, suitable salts, such as, for. B. copper sulfate or nickel sulfate, and a gel was boiled together. In the MR sectional image, the position body 2 thus has a bright surface in which a dark dot pattern is arranged. The location of a reference point 5 can then be determined from the point pattern, as described further below.

Fig. 4 und 5 zeigen nun jeweils ein von den Stäben 20 gebil detes charakteristisches Punktmuster 28, das aus einer Fol ge von Schnittbildern 8 gewonnen wurde. Die Schnittebenen 8 sind in Fig. 4 durch strichpunktierte Linien angedeutet, sie stehen senkrecht auf der Zeichnungsebene. In Fig. 5 ist ein in einem Schnittbild 8 liegendes Punktmuster durch einen strichpunktierten Kreis 32 verdeutlicht. Im allgemeinen liegen die Schnittebenen 8 in beliebiger Ausrichtung zum Positionskörper 2. Die Punktmuster weichen dann von den in Fig. 4 und 5 dargestellten beispielhaften Punktmustern ab. FIGS. 4 and 5 each show a now gebil detes from the rods 20 characteristic dot patterns 28, from a ge Fol obtained from cross-sectional images. 8 The sectional planes 8 are indicated in Fig. 4 by dash-dotted lines, they are perpendicular to the plane of the drawing. In Fig. 5 a lying in a sectional image 8 dot pattern is indicated by a dash-dot circuit 32. In general, the cutting planes 8 lie in any orientation with respect to the position body 2 . The dot patterns then differ from the exemplary dot patterns shown in FIGS. 4 and 5.

In jedem Fall erzeugen die Stäbe 20 in einem Schnittbild 8 ein Punktmuster 28, wobei sich die Koordinaten der ein zelnen Punkte mit Hilfe eines Mustererkennungsverfahren ermitteln lassen. Aus einer Folge von Schnittbildern 8 kann dann der Ort und die Ausrichtung des Positionskörpers be stimmt werden, wie im folgenden beschrieben ist. Von allen Punkten, die von einem Positionskörper 2 in einer Folge von Schnittbildern 8 erzeugt werden, läßt sich ein Mittelwert oder Schwerpunkt 34 berechnen. Die maximale Entfernung vom Mittelwert 34 ergibt einen Anfangspunkt 36, von dem aus der nächstliegende Punkt gesucht wird. Die identifizierten Punk te sind jeweils Ausgangspunkt für die weiteren Suchschritte. In any case, the rods 20 generate a dot pattern 28 in a sectional image 8 , the coordinates of the individual points being able to be determined with the aid of a pattern recognition method. From a sequence of sectional images 8 , the location and the orientation of the position body can then be determined, as described below. An average or center of gravity 34 can be calculated from all points generated by a position body 2 in a sequence of sectional images 8 . The maximum distance from the mean value 34 results in a starting point 36 from which the nearest point is sought. The identified points are the starting point for the further search steps.

Sogenannte Breakpoints, d. h. Punkte an denen sich im Punkt muster 28 eine Charakteristik ändert, sind durch eine Winkeländerung zwischen den Stecken, die die Punkte ver binden, gekennzeichnet. Die Bedingung, daß ein Breakpoint vorliegt, besteht darin, daß sich der nächste Punkt mit einem Winkel abweichend von 180° zu den bisher identifizier ten Punkten liegt. Alle Punkte, die innerhalb von zwei Breakpoints liegen, lassen sich mit einer Geraden approxi mieren oder fitten. Als Referenzpunkt 5, der den einen Po sitionskörper 2 markiert, wird hier der Mittelpunkt 18 angenommen. Der gemeinsame Schnittpunkt aller gefitteten Geraden ergibt die Koordinaten des Referenzpunktes 5. Die Lage der Referenzpunkte 5 in den vom bildgebenden System erzeugten Schnittbildern 8 ist damit bestimmt.So-called breakpoints, ie points at which a characteristic changes in the point pattern 28 , are characterized by an angle change between the sticks which connect the points. The condition that a breakpoint is present is that the next point lies at an angle deviating from 180 ° to the previously identified points. All points that lie within two breakpoints can be approximated or fitted with a straight line. As the reference point 5 , which marks a position body 2 , the center 18 is assumed here. The common intersection of all fitted lines gives the coordinates of the reference point 5 . The position of the reference points 5 in the sectional images 8 generated by the imaging system is thus determined.

Zur Bestimmung der Lage der Referenzpunkte mit dem biomagne tischen Meßsystem ist eine Spule 38 (in Fig. 3 dargestellt) im Positionskörper 2 so angeordnet, daß der Mittelpunkt der Spule 38 mit dem Mittelpunkt 18 und somit mit dem Referenz punkt 5 zusammenfällt. Damit ist der Bezug des Referenzpunk tes 5 zu der vom biomagnetischen Meßsystem georteten Spule 38 hergestellt.To determine the position of the reference points with the biomagne tical measuring system, a coil 38 (shown in Fig. 3) is arranged in the position body 2 so that the center of the coil 38 coincides with the center 18 and thus with the reference point 5 . The reference point 5 is thus related to the coil 38 located by the biomagnetic measuring system.

Eine weitere Stärke des hier beschriebenen Positionskör pers 2 besteht darin, daß der Schichtabstand der Schnitt bilder 8 durch die Bestimmung des Winkels zwischen den Stäben 20 berechnet werden kann. So kann bei beliebiger MR-Schnittbildführung aus dem Punktmuster 28 durch Vorgabe der bei einem Ikosaeder auftretenden Winkel von 63,435° und 116,567° zwischen den Stäben 20 und den sich rechnerisch aus der Bildfolge ergebenden Winkel der Stäbe 20 der wahre Abstand der Schnittbilder 8 zueinander gefunden werden. Da bei wird z. B. für drei verschieden angenommene Abstände der Schnittbilder 8 über die Streubreiten der beiden obenge nannten Winkel der wahre Abstand berechnet.Another strength of the position body 2 described here is that the layer spacing of the sectional images 8 can be calculated by determining the angle between the bars 20 . For example, in the case of any MR sectional image guidance from the dot pattern 28, the true distance between the sectional images 8 from one another can be found by specifying the angles of 63.435 ° and 116.567 ° between the rods 20 and the angles 20 of the rods 20 which arises from the image sequence . Since at z. B. for three different assumed distances of the sectional images 8 over the scattering widths of the two angles mentioned above, the true distance is calculated.

Eine zweite Variante des Positionskörpers 2 zeigt Fig. 6. Der Positionskörper 2 nach Fig. 6 gibt je nach Lage der Schnitt ebenen unterschiedliche Flächenmuster in den Schnittbildern 8. Auch hier werden Halbkugelschalen aus Kunststoff wie bei dem Positionskörper 2 nach Fig. 2 und 3 verwendet. Jedoch ist hier der Innenraum 16 von zwei gekrümmten Teiloberflächen begrenzt. Die erste Teiloberfläche 40 ist konvex geformt, während die zweite Teiloberfläche 42 konkav geformt ist. Beide Teiloberflächen 40, 42 weisen eine gemeinsame Beran dungslinie 44 auf. Da kreisförmige Muster mit Mustererken nungsverfahren leicht identifiziert werden können, sind die beiden Teiloberflächen 40, 44 als Kugelkalotten ausgebildet, die in einer Nut eines ringförmigen Trägers 45 eingesetzt sind. Der sich dadurch ergebende sichelförmige Querschnitt hat den Vorteil, daß das Flächenmuster in den Schnittbildern 8 nur schmal ist und damit die Gefahr des Überstrahlens auf andere Bildteile weitgehend vermieden ist. FIG. 6 shows a second variant of the position body 2. Depending on the position of the cut, the position body 2 according to FIG. 6 gives different surface patterns in the sectional images 8 . Here, too, hemispherical shells made of plastic are used as in the position body 2 according to FIGS. 2 and 3. However, the interior 16 is delimited here by two curved partial surfaces. The first partial surface 40 is convex, while the second partial surface 42 is concave. Both partial surfaces 40 , 42 have a common Beran extension line 44 . Since circular patterns can be easily identified using pattern recognition methods, the two partial surfaces 40 , 44 are designed as spherical caps, which are inserted into a groove of an annular carrier 45 . The resulting crescent-shaped cross section has the advantage that the surface pattern in the sectional images 8 is only narrow and the risk of overexposure to other parts of the image is largely avoided.

Bei der Verwendung der Positionskörper 2 für Herzuntersu chungen und bei einem Schnittbildabstand von z. B. 0,8 cm hat sich ebenfalls wie beim Positionskörper 2 nach Fig. 2 und 3 ein Durchmesser der beiden Kugelkalotten 40 und 42 von ca. 5 cm bewährt. Der Positionskörper 2 nach Fig. 6 wird im Ge gensatz zum Positionskörper nach Fig. 2 und 3 mit Hilfe einer zweiseitig klebenden Folie 46, die auf einem dünnen flexib len Kunststoffboden 48 aufgeklebt ist, auf der Haut in der Nähe des Untersuchungsgebiets befestigt. Der Kunststoffboden 48 trägt auch die Spule 38. When using the position body 2 for cardiac examinations and at a slice spacing of z. B. 0.8 cm, as with position body 2 according to FIGS. 2 and 3, a diameter of the two spherical caps 40 and 42 of approximately 5 cm has also proven its worth. The position body 2 according to FIG. 6, in contrast to the position body according to FIGS . 2 and 3, is attached to the skin near the examination area with the aid of a double-sided adhesive film 46 , which is glued to a thin, flexible plastic base 48 . The plastic base 48 also carries the coil 38 .

Es soll jedoch hier bemerkt werden, daß die Spule 38 im Positionskörper 2 auch entfallen kann. Sie ist dann auf einem separaten Träger angeordnet, der bei der Unter suchung mit dem biomagnetischen Meßsystem anstatt des Po sitionskörpers 2 auf der Hautoberfläche befestigt wird. Bei einem Wechsel von Spulenträger und Positionsdose 2 muß dann der Ort auf der Hautoberfläche markiert werden, damit die Lage der Referenzpunkte 5 für die Untersuchungen mit beiden Systemen gleich ist.However, it should be noted here that the coil 38 in the position body 2 can also be omitted. It is then arranged on a separate carrier, which is fastened to the skin surface instead of the position body 2 in the investigation with the biomagnetic measuring system. When changing the coil carrier and position box 2 , the location on the skin surface must then be marked so that the position of the reference points 5 is the same for the investigations with both systems.

Fig. 7 zeigt nun in einer Variante zu dem Positionskörper 2 nach Fig. 6 einen Positionskörper 2, bei dem die Teilober flächen 40, 42 aus Glas bestehen. Der Positionskörper 2 aus Glas ist im Vergleich zur Ausführung nach Fig. 6 aus Kunst stoff in der klinischen Anwendung überlegen, weil er einen vollständig dichten Innenraum 16 bildet. Damit besteht keine Gefahr, daß das in den Innenraum 16 eingefüllte Kontrast mittel austrocknet. Außerdem läßt sich der Positionskörper 2 aus Glas gut reinigen. Zur Herstellung des Glaskörpers, der den Innenraum 16 einschließt, wird ein Glasrohling in einer Graphitform auf die gewünschte Form geblasen. Nach dem Füllen des Innenraums 16 mit dem Kontrastmittel wird die Einfüllöffnung abgeschmolzen. Die abgeschmolzene Einfüllöff nung hat das Bezugszeichen 49. Die Wandstärke der aus Glas bestehenden Teiloberfläche 40, 42 ist ca. 1 mm, so daß der Positionskörper 2 robust gegen Stöße oder ähnlich starke mechanische Beanspruchung ist. Fig. 7 shows a variant of the position body 2 of FIG. 6, a position body 2 , in which the Teilober surfaces 40 , 42 consist of glass. The position body 2 made of glass is superior to the embodiment according to FIG. 6 made of plastic in clinical use because it forms a completely sealed interior 16 . So there is no danger that the contrast filled into the interior 16 dries out medium. In addition, the position body 2 made of glass can be cleaned well. To manufacture the glass body, which encloses the interior 16 , a glass blank is blown into the desired shape in a graphite mold. After the interior 16 has been filled with the contrast medium, the filling opening is melted off. The melted opening has the reference numeral 49 . The wall thickness of the partial surface 40 , 42 made of glass is approximately 1 mm, so that the position body 2 is robust against impacts or similarly strong mechanical stress.

Zum Beginn des Mustererkennungsprozesses müssen die vom Po sitionskörper 2 nach Fig. 6 oder 7 erzeugten charakteristi schen Flächenmuster in den Schnittbildern 8 von den übrigen Bildteilen separiert werden. Dies kann manuell oder auch automatisch erfolgen. Aus dem als charakteristisches Flä chenmuster erkannten Bereich läßt sich durch Differentiation der Berandung der Fläche eine Kontur aufbauen. Je nach Lage der Schnitte durch den Positionskörper 2 ergeben sich sichelförmige oder kreisförmige Flächenmuster oder auch kreisförmige Flächenmuster mit einer innenliegenden kreis förmigen Aussparung.At the beginning of the pattern recognition process, the characteristic surface pattern generated by the position body 2 according to FIG. 6 or 7 in the sectional images 8 must be separated from the other parts of the image. This can be done manually or automatically. A contour can be built up from the area recognized as a characteristic surface pattern by differentiating the boundary of the surface. Depending on the position of the cuts through the position body 2 , crescent-shaped or circular surface patterns or circular surface patterns with an internal circular recess result.

Fig. 8 zeigt nun ein sichelförmiges Flächenmuster 50. Nach der Differentiation der Flächenberandung 50 wird die Kontur über ein -s-Diagramm analysiert, das in Fig. 8 neben dem sichelförmigen Flächenmuster 50 dargestellt ist. Dabei ist in Abhängigkeit des Konturortes s der Winkel der Tangente aufgetragen. Da in einem Schnittbild der Winkel von be nachbarten Pixeln nur bestimmte Werte einnehmen kann und weil die Kontur hier mehrere Pixel breit ist, ergibt sich in Fig. 8 für den Winkel eine Reihe von waagerecht angeord neten Punkten 52 in verschiedenen Höhenlagen. Sprünge in -s-Diagrammen charakterisieren Breakpoints, sie sind in Fig. 8 durch senkrechte Linien 54 veranschaulicht. In die Punkte 52 zwischen zwei Breakpoints 54 lassen sich zwei Strecken 56 mit unterschiedlicher Steigung legen, die charakteristisch für die sichelförmige Fläche 50 sind. Fig. 8 now shows a crescent-shaped pattern 50 surface. After the differentiation of the surface boundary 50 , the contour is analyzed using an -s diagram, which is shown in FIG. 8 next to the crescent-shaped surface pattern 50 . The angle of the tangent is plotted as a function of the contour location s. Since in a sectional image the angle of adjacent pixels can only assume certain values and because the contour here is several pixels wide, there is a series of horizontally arranged points 52 for the angle in FIG. 8 at different heights. Jumps in -s diagrams characterize breakpoints, they are illustrated in FIG. 8 by vertical lines 54 . In the points 52 between two breakpoints 54 , two sections 56 with different slopes can be placed, which are characteristic of the crescent-shaped surface 50 .

In Fig. 9 ist als weiteres Beispiel ein Flächenmuster 58 dargestellt, das aus einem großen Kreis und einem darin angeordneten kleinen Kreis besteht. Das Flächenmuster 58 ergibt sich, wenn die Schnittebene schräg durch den Po sitionskörper 2 verläuft. Nach Differentiation läßt sich die Kontur wiederum durch Punkte 52 darstellen, die mit zwei Strecken 56 gefittet werden können. Die obere, kürzere und steilere Strecke 56 gehört zum innenliegenden kleinen Kreis, während die untere, länger und flacher verlaufende Strecke 56 die äußere Umrandung des großen Kreises des Flächen musters 58 angibt.In Fig. 9 is a surface pattern 58 is shown as a further example, which consists of a large circle and a small circle arranged therein. The surface pattern 58 results when the cutting plane runs obliquely through the position body 2 . After differentiation, the contour can again be represented by points 52 , which can be fitted with two sections 56 . The upper, shorter and steeper section 56 belongs to the inner small circle, while the lower, longer and flatter section 56 indicates the outer border of the large circle of the surface pattern 58 .

Die weiteren Verarbeitungsschritte des Mustererkennungs verfahrens werden nun im folgenden anhand von Fig. 10 bei spielhaft für axial liegende Schnittbilder 8 erläutert. Schnittpunkte der beiden Kreise der sichelförmigen Flä chenmuster 50 definieren den Anfangs- und Endpunkt einer Sehne 59, deren Verlauf im Positionskörper 2 ebenfalls in Fig. 6 dargestellt ist. Aus mindestens drei Sehnen 58 kann bei zunächst unbekanntem Schnittbildabstand eine Ellipse 60 gefittet werden. Nach Bestimmung des Zentrums und der Halb achsen der Ellipse 60 liegt der Ort des Referenzpunktes 5 bezogen auf die Schnittbilder vor. Aus dem Verhältnis der Halbachsen der Ellipse zueinander ist ebenfalls der Abstand der Schnittbilder 8 ermittelbar, er wird aber nicht zur Be stimmung der Größen der Transformationsmatrix benötigt.The further processing steps of the pattern recognition method are now explained in the following with reference to FIG. 10 for example for axially lying sectional images 8 . Intersections of the two circles of the crescent-shaped surface pattern 50 define the start and end point of a chord 59 , the course of which is also shown in the position body 2 in FIG. 6. An ellipse 60 can be fitted from at least three tendons 58 when the sectional image distance is initially unknown. After determining the center and the half axes of the ellipse 60 , the location of the reference point 5 is present in relation to the sectional images. The distance between the sectional images 8 can also be determined from the ratio of the semiaxes of the ellipse to one another, but it is not required to determine the sizes of the transformation matrix.

Die Genauigkeit der Auswertung läßt sich weiter erhöhen, wenn der Normalenvektor, der auf dem Kunststoffboden 58 des Positionskörpers 2 senkrecht steht, mit ausgewertet wird. Die Normalenvektoren mehrerer Positionskörper 2 sind durch eingeschlossene Winkel fest miteinander verknüpft. Bei verschiedenen, weiteren Schnittbildführungen bleiben diese Winkel untereinander erhalten und ermöglichen somit auch in einer Schnittbildfolge mit nicht genau identifizier barem Positionskörper aus Schnittbildfolgen zu übernehmen, in denen sie identifizierbar waren.The accuracy of the evaluation can be further increased if the normal vector, which is vertical on the plastic base 58 of the position body 2, is also evaluated. The normal vectors of a plurality of position bodies 2 are firmly linked to one another by included angles. In the case of different, further sectional image guides, these angles are retained among one another and thus also allow a sectional image sequence with a position body which cannot be exactly identified to be adopted from sectional image sequences in which they were identifiable.

Claims

1. Position body ( 2 ) with an interior ( 16 ), which fills in a contrast medium, which can be visibly depicted in a diagnostic sectional image ( 8 ), characterized in that there is at least one characteristic property of a cut surface laid through the interior ( 16 ) as a function the location and / or the orientation of the sectional image ( 8 ) changes.

2. Position body according to claim 1, characterized in that the characteristic property is a dot pattern ( 28 ).

3. Position body according to claim 2, characterized in that the interior ( 16 ) is hemispherical in shape, that in the interior ( 16 ) rods ( 20 ) are arranged, which radiate from a center point ( 18 ) and at the corners of a in the interior ( 16 ) fit half regular polyhedron ends, the rods ( 20 ) made of material not visible in the sectional view.

4. Position body according to claim 3, characterized characterized in that the regular polyhedron is an icosahedron.

5. Position body according to claim 1, characterized in that the characteristic property is a surface pattern ( 50 , 58 ).

6. Position body according to claim 5, characterized in that the characteristic property is the shape and / or size of a surface ( 50 , 58 ).

7. Position body according to claim 6, characterized in that the characteristic property is the outline of a surface ( 50 , 58 ).

8. Position body according to claim 6 or 7, characterized in that the interior ( 16 ) is delimited by a surface which comprises a first curved partial surface ( 40 ).

9. Position body according to claim 8, characterized in that the first partial surface ( 40 ) is convex.

10. Position body according to claim 9, characterized in that the surface comprises a second curved partial surface ( 42 ).

11. Position body according to claim 10, characterized in that the second partial surface ( 42 ) is concave.

12. Position body according to claim 10 or 11, characterized in that the two partial surfaces ( 40 , 42 ) have a common boundary line ( 44 ).

13. Position body according to claim 11 or 12, characterized in that both part surfaces ( 40 , 42 ) spherical caps and that the radius of the concave partial surface ( 42 ) is larger than the radius of the convex partial surface ( 40 ).

14. Position body according to claim 13, characterized in that the two partial upper surfaces ( 40 , 42 ) are approximately hemispherical caps.

15. Position body according to claim 13 or 14, characterized characterized that the radii of curvature the spherical caps are between 1 cm and 5 cm.

16. Position body according to one of claims 1 to 15, characterized in that the interior ( 16 ) is assigned at least one electrical coil ( 38 ).

17. Position body according to one of claims 1 to 16, characterized in that the interior is limited by walls made of glass.