Verfahren zur Darstellung eines in einem Volumendatensatz abgebildeten Objektes auf einem Bildschirm

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung eines in einem Volumendatensatz abgebildeten Objektes auf einem Bildschirm . Volumenbilder, die mit modernen bildgebenden medizintechnischen Geräten aufgenommen sind, weisen eine hohe Auflösung in allen Richtungen auf. Derartige bildgebende medizintechnische Geräte sind z.B. Röntgen-, Computertomographie-, Magnetresonanz- oder Ultraschallgeräte und PET-Scanner. Die hohe Auflö- sung bei der Aufnahme der den Volumenbildern zugrundeliegenden Volumendaten führt zu einer entsprechend großen Datenmenge, weshalb eine Sichtung und Auswertung dieser Daten sehr zeitaufwändig ist, vor allem auch, weil die Orientierung in diesen Datensätzen oft nicht einfach ist. Dies gilt besonders auch für die Anwendung im Operationssaal, wo das Augenmerk ganz auf dem Patienten und den Therapieinstrumenten liegen sollte und zusätzliche Bildinformation sehr anschaulich, d.h. unmittelbar erfassbar sein sollte. Daher sind verbesserte Darstellungs- bzw. Bedienmittel und Navigationshilfen notwen- dig und wertvoll.

Für eine 3D-Bilddiagnose ist bis heute die sogenannte Multi- planare Reformatierung (MPR) zumeist die gebräuchlichste und beste Methode. MPR ist nichts anderes als eine Neuzusammen- Stellung des Volumendatensatzes in anderer Orientierung als z.B. den ursprünglichen horizontalen Schichten. Bei der „orthogonalen" Multiplanaren Reformatierung werden drei MPRs, jeweils senkrecht zu einer Koordinatenachse, verwendet. Bei beliebig schrägen Schichten, die aus dem ursprünglichen orthogonalen Datenstapel z.B. durch trilineare Interpolation gewonnen werden, spricht man oft von „freier" MPR. Bei allen MPRs handelt es sich dem intuitiven Bildeindruck zufolge aber immer noch eher um zweidimensionale Darstellungen, deren 3D- Interpretation erst durch Zusammenschau mehrerer MPRs gelingt .

Eine Darstellung eines Objektes auf einem Bildschirm mit Hil- fe mehrerer MPR ist aus US 2008/0074427 AI bekannt. Die Bedienung, bei welcher der Betrachter die Ansichten in jeder einzelnen Darstellung mit Auswirkungen auf die jeweils anderen Darstellungen umfassend verändern kann, führt jedoch schnell zu nur noch schwer nachvollziehbaren Ansichten, die eine rasche 3D- Interpretation erschweren.

Für verschiedene chirurgische Anwendungen ist eine über die zweidimensionale Darstellung hinausreichende echte Volumendarstellung von großem Vorteil. Hierfür ist z.B. die Technik des Volumenrenderns (Volume Rendering Technique, VRT) gebräuchlich. Bei VRT wird der Sichtkegel des Betrachters nachmodelliert, wobei zum Zentralstrahl senkrecht stehende Ebenen der Volumendaten überlagert werden. Die Überlagerung kann mehr oder weniger transparent erfolgen sowie mit einiger Re- chenintelligenz , so dass man z.B. nur freiliegende Oberflächen oder auch hintereinander liegende Strukturen plastisch in 3D darstellen kann. Von Vorteil bei VRT-Darstellungen ist, dass unterschiedlichen Materialien verschiedene Farben zugeordnet werden können. Zudem können Beleuchtungs- und Schat- tierungseffekte hinzugefügt werden.

Bei echten 3D-Darstellungen gehen jedoch oft Einzelheiten verloren, insbesondere von kleinen und dünnschichtig dargestellten Objekten. Zudem haben bis heute echte 3D- Darstellungsverfahren keine vollständige Akzeptanz gefunden haben, da vor allem der Radiologe durch konventionelle orthogonale Schichtführung stark „vorgeprägt" ist. Speziell in der chirurgischen Planung ergibt sich zudem oft die Notwendigkeit, sich an ebenen, zumeist orthogonalen Ansichten zu ori- entieren, die aber meist insgesamt schräg zum Gesamtvolumen ausgerichtet sind. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Technik bereitzustellen, mit der eine für chirurgische Anwendungen geeignete Darstellung eines in einem Volumendatensatz abgebildeten Objektes auf einem Bildschirm vereinfacht möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. durch eine Vorrichtung nach Anspruch 9 bzw. durch ein Computerprogramm nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die im Folgenden im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung und umgekehrt.

Die Erfindung modifiziert die bereits bekannten Verfahren für dreidimensionale Darstellungen und kombiniert diese zu einer neuen Darstellungsweise für ein in einem Volumendatensatz abgebildetes Objekt. Anstatt relativ vieler, für einen Operationssaal schwierig zu handhabende Einzelbedienungen in mehreren Fenstern, die zu einer unübersichtlichen Gesamtschau füh- ren, wird ein intuitiv zu bedienendes, einfaches Verfahren angegeben, mit dessen Hilfe gleichzeitig sowohl eine unmittelbar verständliche plastische Darstellung gelingt, als auch die Detailgenauigkeit z.B. einer MPR-Darstellung gewahrt ist. Dabei ist die Darstellung so gewählt, dass auch die Orientie- rung und Positionsangabe jederzeit klar ist. Hierfür werden - nach der Bereitstellung eines entsprechenden Volumendatensatzes - auf einem gemeinsamen Bildschirm in mehreren Fenstern unterschiedliche Darstellungen des Objektes gleichzeitig abgebildet. Dabei wird eine echte, d. h. plastische SD- Darstellung eines dem Objekt zugeordneten 3D-Bedienelements mit mehreren weiteren auf Volumendaten beruhenden Darstellungen des Objektes verknüpft. Dabei erfolgt eine gekoppelte Darstellung in mehreren Fenstern. Bei dem 3D-Bedienelement handelt es sich vorzugsweise um das Objekt selbst. Die 3D-Darstellung ist insbesondere eine echte 3D-Darstellung, beispielsweise eine VRT-Volumendarstellung . Bei dem 3D-Bedienelement kann es sich aber auch um eine sym- bolische Darstellung des Patienten oder eines Organs oder lediglich um ein Orientierungsobjekt (z. B. einen Orientierungswürfel oder ein 3D-Modell z.B. eines Knochens) handeln .

Bei den weiteren Darstellungen handelt es sich vorzugsweise um Ansichten von Neuzusammenstellungen des Volumendatensatzes, insbesondere um drei zueinander orthogonale MPR- Darstellungen des Objektes. Nachfolgend werden die weiteren auf Volumendaten beruhenden Darstellungen als MPR-Ansichten und die entsprechenden Fenster als MPR-Fenster bezeichnet, ohne dass dies einschränkend zu verstehen ist.

Dem 3D-Bedienelement ist ein vorzugsweise, zumindest in einer Initialstellung, in der Mitte des Fensters angeordnetes Rotationszentrum zugeordnet, in welchem Rotationszentrum sich mehrere Rotationsachsen schneiden. Dieses Rotationszentrum ist zumindest initial identisch mit dem Rotationszentrum des Volumendatensatzes. Derjenigen Stelle des Objektes, die bei- spielsweise für einen Chirurgen von besonderem medizinischen Interesse ist, wird ein Fokuspunkt, nachfolgend auch kurz als Fokus bezeichnet, zugeordnet. Die weiteren Ansichten, beispielsweise MPR-Ansichten, werden in benachbarten, vorzugsweise unmittelbar aneinander angrenzenden Fenstern vorzugs- weise derart angeordnet, dass die Abbildungsorte des Fokuspunktes in verschiedenen Fenstern jeweils bezüglich des Bildschirms übereinander oder nebeneinander liegen. Der Fokuspunkt wird durch vorzugsweise horizontale und vertikale

Orientierungslinien gekennzeichnet, in deren Kreuzungspunkt er liegt. Der Fokuspunkt definiert bereits aus einer MPR-

Ansicht eine dreidimensionale Position: zwei Koordinaten aus der horizontalen und vertikalen Position der Orientierungslinien, also deren Schnittpunktkoordinaten sowie eine Koordinate aus der Tiefe im Volumendatensatz, aus der diese MPR An- sieht gewonnen ist. In der Ansicht des 3D-Bedienelements hat der Fokuspunkt somit eine definierte 3D-Position. Die Darstellungen des 3D-Bedienelements und der MPR-Ansichten sind miteinander derart verknüpft, dass eine Drehung des 3D- Bedienelements um eine der Rotationsachsen in dem einen Fenster eine entsprechende Änderung der MPR-Ansichten in den weiteren Fenstern zur Folge hat. Das heißt für die Orientierungslinien und die Tiefe der MPR-Schichtauswahl , also den Fokuspunkt, dass diese in den MPR-Ansichten gemäß der vorliegenden Rotation (en) nachzuführen sind.

Bei dem Rotationszentrum handelt es sich um einen gedachten Punkt bzw. dessen Ortskoordinaten im Koordinatensystem der 3D-Bilddaten . Sämtliche Drehungen der 3D-Bilddaten erfolgen um dieses Rotationszentrum. Die verschiedenen MPR-Ansichten, die in den weiteren Fenstern dargestellt werden, zeigen vorzugsweise die 3D-Bilddaten jeweils aus einer anderen Blickrichtung, werden aber mit dem Bedienelement um denselben Punkt rotiert. Die 3D-Bilddaten werden dabei vorzugsweise so in den weiteren Fenstern als MPR-Ansichten abgebildet, dass in jedem dieser weiteren Fenster der Fokus sichtbar ist. Die Abbildungsorte des Fokuspunktes liegen in benachbarten Fenstern vorzugsweise bezüglich des Bildschirms übereinander oder nebeneinander. Die Lage bezüglich des Bildschirms ist hierbei so zu verstehen, dass jeder Bildschirm in der Regel eine im Wesentlichen rechteckige Fläche darstellt, welcher somit eine, z.B. bei senkrechter Montage, seitliche und Höhenausdehnung zuzuschreiben ist. Die Bildschirmränder verlaufen also senkrecht und waagerecht. Bezüglich des Bildschirms übereinander oder nebeneinander liegende Punkte sind dann parallel zu den jeweiligen Bildschirmrändern angeordnet.

Bei den Fenstern, in denen die Ansichten dargestellt sind, kann es sich auch um Teilfenster oder Fensterbereiche eines einzigen großen Fensters handeln. Anders ausgedrückt ist es für die Erfindung nicht erforderlich, dass alle Ansichten in unterschiedlichen Fenstern angezeigt werden. Unter einem Fenster wird allgemein ein Darstellungsbereich eines Bild- schirms verstanden, unabhängig davon, ob dieser Bereich nach Art eines „schwebenden" Fensters über einem Bildschirmhintergrund oder als unmittelbar auf dem Bildschirm angezeigte Darstellung ausgeführt ist. Die Erfindung stellt sowohl eine neue Darstellungssystematik, nämlich hinsichtlich der Fensteranordnung bzw. des Layouts der Ansichten, als auch eine neue Systematik hinsichtlich der Bedienung zur Verfügung. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein Layout am Bildschirm erzeugt, welches zur gleichzeitigen Darstellung mehrerer Ansichten aus verschiedenen Blickrichtungen der 3D-Bilddaten in verschiedenen Fenstern der Bildschirmdarstellung dient. Das 3D-Bedienelement ist di- rekt mit den 3D-Bilddaten verknüpft. Jede Veränderung an dem 3D-Bedienelement bewirkt somit auch eine geänderte Darstellung der MPR-Ansichten . Hierdurch wird dem Betrachter des Bildschirms eindeutig signalisiert, in welcher Weise er die MPR-Ansichten durch Bewegung des 3D-Bedienelementes verän- dert . Der Betrachter erkennt auf dem Bildschirm die sich verändernden MPR-Ansichten und kann sich daran entsprechend der klassischen Schichtdarstellung orientieren. Zugleich kann sich der Betrachter aber auch an dem 3D-Bedienelement als unmittelbar verständliche plastische Darstellung orientieren.

Vorzugsweise erfolgt eine zentrierte Vollbilddarstellung in allen Fenstern. Mit anderen Worten decken die Fenster vorzugsweise die gesamte Volumenausdehnung des Objektes ab. Vorteilhafterweise ist jedem der MPR-Fenster eine bevorzugte Blickrichtung zugeordnet, wie weiter unten näher beschrieben. Die Blickrichtung kann eine für einen Betrachter der Ansicht gewohnte Blickrichtung sein und ist damit betrachterabhängig wählbar. Oft sind Ärzte Betrachter des Bildschirms, die auf- grund ihrer langjährigen Arbeit mit 2D-Bildern bestimmte

Blickrichtungen von Patienten gewohnt sind. Eine derartige gewohnte Blickrichtung kann für den Betrachter am Bildschirm bzw. im Fenster voreingestellt werden, so dass dieser stets mit der gewohnten Ansicht am Bildschirm konfrontiert wird und diese Ansicht gegebenenfalls lediglich innerhalb bestimmter Grenzen variieren kann. Ebenso kann die Blickrichtung eine für eine anhand der 3D- Bilddaten durchzuführende medizinische Maßnahme gewohnte Blickrichtung sein und ist damit applikationsabhängig wählbar. Für bestimmte medizinische Maßnahmen werden nämlich standardmäßig z.B. Durchleuchtungsbilder aus ganz bestimmten Blickrichtungen aufgenommen. Diese Blickrichtung kann ebenfalls an den 3D-Bilddaten als eine Fensteransicht voreingestellt werden und stellt somit ebenfalls eine für den Betrachter gewohnte Ansicht dar. Häufig benutze Blickrichtungen sind hierbei frontale, axiale, laterale, LAO oder RAO Blickrichtungen, also schräg 45° von vorne.

Vorzugsweise stehen die Blickrichtungen der Ansichten in den Fenstern zumindest in einer Ausgangssituation aufeinander senkrecht. Insbesondere bei drei weiteren Fenstern sind somit drei wechselseitig orthogonale Ansichten auf dem Bildschirm dargestellt. Bildinhalte der einzelnen Fenster lassen sich so in gewohnter Weise einander zuordnen. Auch hierfür gilt, dass derartige Ansichten für einen Betrachter z.B. einem Arzt durchaus gewohnt sind.

Die Fenster am Bildschirm können nach Art der Ansichten bei der DIN-Normalprojektion [DIN 6-1 (DIN ISO 5456-2)] einer technischen Zeichnung angeordnet werden. Die Interpretation von nebeneinander oder untereinander angeordneten Bildinhalten kann so durch eine gedachte Verkippung des Bildinhaltes bzw. der 3D-Bilddaten interpretiert werden. Auch hierdurch wird die Interpretation der auf dem Bildschirm dargestellten 3D-Bilddaten intuitiv vereinfacht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist bei einer Anordnung mit genau drei weiteren Fenstern und drei orthogonalen Blickrichtungen jede dieser Blickrichtungen fest mit einem der Fenster verknüpft. Mit anderen Worten findet der Betrachter jedes Mal die gleiche MPR-Ansicht in dem gleichen Fenster des Bildschirms. Dies ist für eine schnelle Erfassung der Bildinformationen hilfreich. Zusammen mit dem Fenster, in welchem das 3D-Bedienelement abgebildet ist, ergibt sich die erfindungsgemäße Vier-Fenster-Anordnung mit den beschriebenen Vorteilen bei der Handhabung der Volumendaten und der Orientierung innerhalb dieser Daten. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist am

Bildschirm eine Ausgangsanordnung der Ansichten (vor Rotationen) abgebildet, bei der ein Fenster mit einer frontalen (koronaren) Ansicht der 3D-Bilddaten, seitlich neben diesem Fenster ein weiteres Fenster mit einer seitliche (sagittale) Ansicht und ober- oder unterhalb des Fensters mit der frontalen Ansicht ein Fenster mit einer axialen Ansicht angeordnet. Dies entspricht im Wesentlichen der oben genannten DIN- Normalproj ektion, wobei „seitlich" und „ober- oder unterhalb" wieder im Sinne der oben genannten Definition des Bildschirm- randes zu verstehen ist. Für jedes Fenster erkennt der Betrachter somit sofort, welche Blickrichtung in Bezug auf die 3D-Bilddaten im entsprechenden Fenster zur Verfügung steht. Neben diesen drei Fenstern befindet sich in diesem Fall das Fenster mit dem 3D-Bedienelement vorzugsweise schräg gegen- über dem Fenster mit der frontalen Ansicht und zwar derart, dass es an die Fenster mit der axialen und der seitlichen Ansicht angrenzt. Mit anderen Worten liegt das Fenster mit dem 3D-Bedienelement schräg gegenüber zu demjenigen Fenster mit der frontalen Ansicht.

Für eine besser Erfassung der Informationen und/oder Handhabung der Darstellungen wird in mindestens einem der Fenster mit den MPR-Ansichten, vorzugsweise in allen MPRs und sogar im Fenster des 3D-Bedienelements , ein Fadenkreuz dargestellt. Hierdurch kann in verschiedenen Fenstern eine jeweilige Ansicht im anderen Fenster visualisiert werden. Die Linien des Fadenkreuzes in einem Fenster können so z.B. entsprechend die Schnittlinien für die Darstellung des Bildinhaltes anderer Fenster sein und als Orientierungslinien dienen. Somit wird auch der Freiheitsgrad der entsprechend möglichen Veränderungen einer Ansicht visualisiert. Die Orientierungslinien in der Art eines Fadenkreuzes werden in jedem Fall in dem 3D- Fenster angezeigt. Optional werden die Orientierungslinien auch in den MPR-Fenstern angezeigt. Die Orientierungslinien bzw. Fadenkreuzlinien sind parallel zu den Fensterrändern ausgerichtet. Um den Kreuzungspunkt sind die Fadenkreuzlinien optional ausgespart. Dort ist der Fokus definiert, also der- jenige Detailbereich, auf den gezielt wird bzw. auf den spezielles Augenmerk gerichtet wird. Auch in dem Fenster mit dem 3D-Bedienelement kann das Fadenkreuz abgebildet sein, um dem Betrachter eine schnelle Orientierung zu ermöglichen. Besonders vorteilhaft ist es, in den MPR-Fenstern orthogonale MPRs in gleicher Skalierung abzubilden. Dies ermöglicht durchgehende, d. h. sich von einem MPR-Fenster in ein benachbartes MPR-Fenster erstreckende Orientierungslinien für eine unmittelbare simultane Höhen- und Seitenverschiebungsanzeige in benachbarten Bildern. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich somit zumindest eine Orientierungslinie über mehrere MPR-Fenster.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein ers- tes der MPR-Fenster mit einer Kennung versehen und in einem zweiten der MPR-Fenster ist ein die Ansicht des ersten MPR- Fensters repräsentierender Anzeiger mit gleicher Kennung dargestellt. Ein derartiger Anzeiger visualisiert nochmals die Ansicht des ersten MPR-Fensters , z.B. in Form einer Schnitt- linie. Die Kennung dient dazu, insbesondere bei mehreren Ansichten zu visualisieren, welcher Anzeiger zur welcher Ansicht gehört. Die Kennung kann eine Farbkennung sein. Z.B. kann ein MPR-Fenster einen farbigen Rahmen erhalten und im MPR-Nachbarfenster ein Anzeiger in derselben Farbe die jewei- lige Ansicht visualisieren, welche im entsprechend farbig umrandeten MPR-Fenster zu sehen ist. Der Anzeiger kann eine Schnittlinie sein, wenn im ersten MPR-Fenster ein entsprechender Schnitt dargestellt ist. Vorzugsweise dienen farbige Orientierungslinien bzw. Fadenkreuzlinien gemeinsam mit ent- sprechend farbig markierten Rahmen als Anzeiger. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Bedienung bzw. Einstellung der Rotation von der Bedienung bzw. Einstellung der Translation entkoppelt. Zur Änderung der MPR-Ansichten kann das 3D-Bedienelement beispielsweise um eine oder mehrere der Rotationsachsen in den 3D-Bilddaten verschwenkt werden. Die Rotation erfolgt somit um das Rotationszentrum, bei dem es sich vorzugsweise auch um das Volumenzentrum des Objektes handelt. Dies führt zu einer Veränderung des Winkels der Blickrichtung auf die SD- Bilddaten und somit auch zu veränderten MPR-Ansichten in zumindest einem der weiteren Fenster. Die Bedienung der Rotation erfolgt dabei stets in dem 3D-Fenster, dabei stets getrennt und unabhängig von einer etwaigen Translation. Die Ro- tation erfolgt durch "Anfassen" des 3D-0bjekts an einem dem Betrachter zugewandten Punkt mit Hilfe einer Computermaus oder dergleichen. Vorzugsweise bewirkt eine Rotation um eine der Rotationsachsen in dem 3D-Fenster eine gleichzeitige Änderung der miteinander definiert gekoppelten MPR-Ansichten sowie eine kontinuierliche Nachführung aller Fadenkreuze bzw. Orientierungslinien und damit des Fokuspunktes. Ein Schrägstellen der Orientierungslinien in den MRP-Fenstern und damit ein Auflösen der starren orthogonalen Kopplung der MPRs erfolgt hingegen nicht. Nach Fertiggestellung der schwierigen rotatorischen und translatorischen Grundeinstellung der Ansichten ist jedoch eine Auflösung möglich, indem die eine oder andere Orientierungslinie als Bedienelement verwendet wird, um den Fokuspunkt in eine nicht mehr orthogonale Einstellung verdreht wird, damit z.B. eine so genannte semi- koronare (bzw. semi - sagittale , semi-axiale) Schichtdarstellung erreicht wird.

Die Bedienung der Translation erfolgt in den MPR-Fenstern mit Hilfe von Translations-Bedienelementen in Form von Orientie- rungslinien, die bezüglich des Bildschirms horizontal und vertikal angeordnet sind, vorzugsweise durch Verschiebung einer Orientierungslinie oder des Fadenkreuzes und damit des Fokuspunktes. Eine solche Translation erfolgt dabei stets ge- trennt und unabhängig von einer etwaigen Rotation. Im Gegensatz zur Rotation um die Rotationsachse führt eine Translation zu einer Verschiebung des auf dem Bildschirm dargestellten Teils der medizinischen 3D-Bilddaten bzw. deren MPR- Ansichten. Beispielsweise werden in den MPR-Ansichten Schichten aus anderer Tiefen des 3D-Volumens dargestellt. Die Verschiebung einer Orientierungslinie in einem der MPR-Fenster bewirkt eine Änderung der Darstellung in demjenigen weiteren MPR-Fenster, welches durch diese Orientierungslinie repräsen- tiert wird. Ein Verschieben beider Orientierungslinien (Fadenkreuzlinien) in einem der MPR-Fenster, also ein Verschieben des Fadenkreuzes in diesem Fenster, bewirkt die gleichzeitige Änderung in den beiden anderen MPR-Fenstern . In dem 3D-Fenster ändert sich dabei lediglich die Position des auf den Fokuspunkt gerichteten Fadenkreuzes.

Bei einer beliebigen rotatorischen oder translatorischen Bedienung, also einer Rotation oder einer Translation (Veränderung der Schichttiefe) mit Hilfe des 3D-Bedienelements oder der Translations-Bedienelemente, werden automatisch alle Ansichten und die darin dargestellten Orientierungslinien, deren Kreuzungspunkt das Fadenkreuz markiert, nachgeführt. Das bedeutet, dass sämtliche Ansichten jederzeit durch einen gemeinsamen objektbezogenen Fokuspunkt verlaufen. Jede Aktion in einem Fenster bewirkt somit eine Änderung bzw. Aktualisierung in allen anderen Fenstern, und wenn es nur die Verschiebung des Fadenkreuzes ist. Anders ausgedrückt beeinflusst jede Rotation oder Translation auch alle anderen Bildfenster, die vorzugsweise kontinuierlich aktualisiert werden. Damit zeigen alle Darstellungen zu jeder Zeit den Fokus und seine Umgebung. Bei der Erfindung erfolgt somit eine gegenüber bekannten Lösungen vereinfachte Rotationssteuerung über das plastische 3D-Bedienelement . Dabei bewirkt jede Rotation ein entsprechendes Nachführen des Fokuspunktes. Die durchgehende Orthogonalität der MPR-Ansichten wird dabei jedoch nicht aufgegeben. Mit anderen Worten bleibt die Orthogonalität der Ansichten auch bei einer Änderung der Darstellung, insbesondere einer Rotation oder Translation, stets erhalten. Nach maximal zwei Translationen, auch wenn zuvor keine Rotationseinstellung erfolgt ist, steht der Fokus in allen Ansichten in der richtigen Position. Bei weiteren rotatorischen Verstellungen bleibt der Fokus erhalten.

Die Anzeigeelemente, wie Orientierungslinien, Fadenkreuze oder Bildpunkte, ändern sich vorzugsweise kontinuierlich, also auch bereits während der Bedienung des 3D-Bedienelements . Mit der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellten Darstellung eines in einem Volumendatensatz abgebildeten Objektes auf einem Bildschirm ist somit eine sehr einfache Orientierung in 3D-Bilddaten möglich. Diese einfache Orientierung ermöglicht zudem eine vereinfachte Zielführung und Navigati- on .

So ist in der 3D-Darstellung bei Verwendung der VRT-Technik beispielsweise eine dichte- bzw. materialbasierte "Fenste- rung" möglich. Für die Einstellung der 3D-Orientierung und 3D-Position (z.B. zum Einbringen eines so genannten K-Drahtes in einen Knochen) wird z.B. zuerst durch entsprechende Fens- terung eine Darstellung des Zielpunktes im Knochens in der Tiefe durchgeführt und die Rotation und die Translation so eingestellt, dass der Zielpunkt im Fokus liegt. Sodann kann man mit der Fensterung im 3D-Bild "zurückgehen", so dass z.B. die Hautoberfläche dargestellt wird. Man erhält damit in der Mitte des Fadenkreuzes genau den Einstichpunkt in der gewünschten Orientierung. Mit anderen Worten wird in einer Ausführungsform der Erfindung zuerst ein Zielpunkt in der Tiefe ermittelt. Anschließend wird daraus ein distaler Einstichpunkt (auf der Haut) hergeleitet und angezeigt. Das Auftreffen auf das Volumen kann auch automatisch rechnerisch bestimmt werden und dieser Punkt in den beiden orthogonalen MPRs (z.B. Fenster rechts oben sowie links unten) markiert werden sowie in diesen beiden MPRs der Pfad angezeigt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ausgebildet zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Vorzugsweise handelt es sich bei der Vorrichtung um eine Datenverarbeitungseinheit, ausgebildet zur Durchführung aller Schritte entsprechend des hier beschriebenen Verfahrens, die in einem Zusammenhang mit der Verarbeitung von Daten und/oder der Ansteuerung des Bild- schirms zur Darstellung der Fenster und Fensterinhalte stehen. Die Datenverarbeitungseinheit weist vorzugsweise eine Anzahl von Funktionsmodulen auf, wobei jedes Funktionsmodul ausgebildet ist zur Durchführung einer bestimmten Funktion oder einer Anzahl bestimmter Funktionen gemäß dem beschriebe- nen Verfahren. Bei den Funktionsmodulen kann es sich um Hardwaremodule oder Softwaremodule handeln. Mit anderen Worten kann die Erfindung, soweit es die Datenverarbeitungseinheit betrifft, entweder in Form von Computerhardware oder in Form von Computersoftware oder in einer Kombination aus Hardware und Software verwirklicht werden. Soweit die Erfindung in

Form von Software, also als Computerprogrammprodukt, verwirklicht ist, werden sämtliche beschriebenen Funktionen durch Computerprogrammanweisungen realisiert, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner mit einem Prozessor ausgeführt wird. Die Computerprogrammanweisungen sind dabei auf an sich bekannte Art und Weise in einer beliebigen Programmiersprache verwirklicht und können dem Rechner in beliebiger Form bereitgestellt werden, beispielsweise in Form von Datenpaketen, die über ein Rechnernetz übertragen werden, oder in Form ei- nes auf einer Diskette, einer CD-ROM oder einem anderen Datenträger gespeicherten Computerprogrammprodukts.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungs- beispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen: FIG 1 das Gesamtlayout mit abzubildendem Objekt,

FIG 2 nur die Anordnung der Fenster, Orientierungslinien und dergleichen . Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleich- barer Funktion.

Auf der Grundlage eines bereitgestellten Volumendatensatzes werden auf einem Bildschirm 10 in vier nach Art von Quadranten benachbart zueinander angeordneten, gleich große Fenstern 1, 2, 3, 4 oder Teilfenstern unterschiedliche Darstellungen eines Objektes 5, hier eines menschlichen Schädels, gleichzeitig abgebildet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind so- mit vier Fenster 1, 2, 3, 4 angeordnet, wobei ein erstes

Fenster 1 oben links eine koronare MPR-Ansicht 11 (von vorne) , ein zweites Fenster 2 oben rechts eine sagittale MPR- Ansicht 12 (von links, auf den Patienten bezogen), ein drittes Fenster 3 unten links eine axiale MPR-Ansicht 13 (von un- ten Richtung Kopf des Patienten) beinhaltet. Die MPR-

Ansichten 11, 12, 13 sind zueinander orthogonal, d.h. die Blickrichtungen der Ansichten 11, 12, 13 in den Fenstern 1, 2, 3 stehen senkrecht aufeinander. Ein viertes Fenster 4 mit einem plastischen Bedienelement 14 ist unten rechts angeord- net . Als Bedienelement 14 dient eine VRT-Volumendarstellung des Objektes 5.

Das Objekt 5 ist in allen Fenstern 1, 2, 3, 4 vollständig abgebildet. Dem Bedienelement 14 ist in dem vierten Fenster 4 ein in der Initialstellung zu Beginn des Abbildungsprozesses in der Mitte des Fensters 4 angeordnetes Rotationszentrum 15 zugeordnet, in dem sich mehrere Rotationsachsen 7, 8, 9 schneiden. Dabei verläuft die eine Rotationsachse 7 waagerecht, die zweite Rotationsachse senkrecht bezüglich des Bildschirms 10. Die dritte Rotationsachse 9 steht senkrecht auf der Bildschirm- bzw. Fensterebene. Das Rotationszentrum 15 entspricht dabei zugleich dem zentralen Punkt des Objektvolumens, wobei dieser zentrale Punkt mit (n _x /2, n _y /2, n _z /2) angegeben werden kann, bei insgesamt n _x , n _y , n _z Voxeln des Volumendatensatzes .

Eine Stelle des Objektes 5 von besonderem medizinischen Inte- resse wird als Fokuspunkt 6 definiert, wobei die Abbildungsorte 17, 18, 19 dieses Fokuspunktes 6 in den weiteren Fenstern 1, 2, 3 jeweils bezüglich des Bildschirms 10 übereinander oder nebeneinander liegen. In einer Initialstellung befindet sich der Fokuspunkt 6 in den Fenstern 1, 2, 3 in der Fenstermitte.

In allen vier Fenstern 1, 2, 3, 4 ist ein im Fokuspunkt 6 zentriertes Fadenkreuz dargestellt. Die Fadenkreuzlinien dienen dabei als Orientierungslinien und sind jeweils farbig dargestellt, wobei die verschiedenen Farben in den FIG 1 und 2 durch unterschiedlich ausgeführte Linien symbolisiert werden .

In dieser Anordnung ist die waagerecht verlaufende, obere MPR-Orientierungslinie 27 (durchbrochene Linie) in beiden oberen Fenstern 1, 2 durchgehend auf gleicher Höhe und zeigt die z-Höhe des Fokus im Patienten an, und zwar von vorne (links anterior-posterior, AP) und von der linken Patientenseite her (lateral, LAT) . Die linke, senkrecht verlaufende Orientierungslinie 28 (punktierte Linie) ist ebenfalls durchgängig in den links übereinander befindlichen Bildern 1, 3 und zeigt die seitliche Verschiebung des Fokus an, in AP- Ansicht und in der axialen Ansicht (caudo-cranial ) . Die in dem Fenster 3 unten links waagerecht verlaufende Orientie- rungslinie 29 entspricht der in dem Fenster oben recht 2 senkrecht angeordneten Orientierungslinie 29 (durchgezogene Linien) .

Das obere linke Fenster 1 zeigt die der Anwendung am besten entsprechende Orientierung, also z.B. so, wie der Patient auf dem Tisch liegt. Das 3D-Fenster 4 zeigt plastisch dieselbe Orientierung. Die mit gepunkteter Linie dargestellte Orientierungslinie 28, welche die laterale Position im Objekt 5 angibt, sowie die mit durchbrochener Linie dargestellte

Orientierungslinie 27, welche die Höhe im Objekt 5 angibt, bilden das Fadenkreuz auf dem Bedienelement 14. Die dritte, mit durchgezogener Linie dargestellte Orientierungslinie 29 zeigt eine weitere Position im Objekt 5 und wird in dem vierten Fenster 4 nicht wiedergegeben, da sie keinen Anteil zum Fadenkreuz beiträgt.

Die in dem zweiten MPR-Fenster 2 gezeigte MPR-Ansicht 12 ent- spricht dem durch die zweite Orientierungslinie 28 definierten Schnitt durch das Objekt 5. Um dies zu verdeutlichen, ist das zweite MPR-Fenster 2 mit einer zweiten Einrahmung 38 versehen, deren Farbe der Farbe der zweiten Orientierungslinie

28 entspricht.

Die in dem ersten MPR-Fenster 1 gezeigte MPR-Ansicht 11 entspricht dem durch die dritte Orientierungslinie 29 definierten Schnitt durch das Objekt 5. Um dies zu verdeutlichen, ist das erste MPR-Fenster 1 mit einer dritten Einrahmung 39 ver- sehen, deren Farbe der Farbe der dritten Orientierungslinie

29 entspricht.

Die in dem dritten MPR-Fenster 3 gezeigte MPR-Ansicht 13 entspricht dem durch die erste Orientierungslinie 27 definierten Schnitt durch das Objekt 5. Um dies zu verdeutlichen, ist das dritte MPR-Fenster 3 mit einer ersten Einrahmung 37 versehen, deren Farbe der Farbe der ersten Orientierungslinie 27 entspricht . Für eine Drehung der MPR-Ansichten 11, 12, 13 wird das Bedienelement 14 um eine oder mehrere der auf dem Bildschirm 10 nicht abgebildeten, sondern lediglich gedachten, zu Illustrationszwecken in FIG 2 dennoch dargestellten Rotationsachsen 7, 8, 9 verschwenkt. Eine Drehung des Bedienelements 14 um eine der Rotationsachsen 7, 8, 9 bewirkt somit zugleich entsprechend veränderte Ansichten 11, 12, 13 in den MPR-Fenstern 1, 2, 3 bei zeitgleicher entsprechender Anpassung der Positionen der Orientierungslinien 27, 28, 29 in diesen Fenstern 1, 2, 3. Da sich die Betrachtungsrichtungen des linken oberen Fensters 1 und des 3D-Fensters 4 entsprechen, hat eine Rotation des Bedienelements 14 in dem 3D-Fenster 4 unmittelbar eine identische Rotation der koronaren Ansicht 11 in dem obe- ren linken Fenster 1 zur Folge. Die Ansichten in den Fenstern 2, 3 oben rechts und unten links ändern sich entsprechend ihrer Blickrichtung. Da sich dabei die Orthogonalität der MPR- Ansichten 11, 12, 13 nicht ändert, bleiben auch die durchgehenden Orientierungslinien 27, 28 erhalten.

Für eine Translation wird in einem der MPR-Fenster, beispielsweise in dem Fenster 1 oben rechts, das durch jeweils zwei Orientierungslinien, hier den beiden Orientierungslinien 28, 29 gebildete Fadenkreuz verschoben. Simultan verändert sich die Darstellung in den jeweils anderen MPR-Ansichten 11, 13; es werden Schichten in anderen Tiefen angezeigt. In dem 3D-Fenster 4 ändert sich lediglich die Position des Fadenkreuzes. Mit anderen Worten erfolgt die Bedienung der Translation durch eine translatorische Schichtauswahl im Koordina- tensystem des Bildschirms, verwirklicht durch ein Verschieben von Orientierungslinien 27, 28, 29.

Nach Einstellung der Rotation und maximal zwei Translationen werden die gewünschten Darstellungen in den Fenstern 1, 2, 3, 4 angezeigt. Anschließend kann es in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die strenge Kopplung der Ansichten 11, 12, 13 aufgebrochen wird, um z.B. in einem MPR-Fenster 1, 2, 3 eine nicht orthogonale Schichtdarstellung zu erlauben (z.B. semikoronar, durch Drehen einer Orientierungslinie in einem benachbarten MPR-Fenster) . Beispielsweise kann hierfür eine Rotation in der Bildebene des linken oberen Bildes erfolgen, z.B. über das Rändelrad einer Computermaus, auf einem (Multi - ) Touch-Bildschirm oder dergleichen .

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele einge- schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

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Bezugszeichenliste

1 erstes MPR-Fenster

2 zweites MPR-Fenster

3 drittes MPR-Fenster

4 3D-Fenster

5 Objekt

6 Fokus

7 erste Rotationsachse

8 zweite Rotationsachse

9 dritte Rotationsachse

10 Bildschirm

11 erste MPR-Ansicht

12 zweite MPR-Ansicht

13 dritte MPR-Ansicht

14 3D-Bedienelement

15 RotationsZentrum

17 erster Abbildungsort des : Fokus

18 zweiter Abbildungsort des Fokus

19 dritter Abbildungsort des Fokus

27 erste Orientierungslinie

28 zweite Orientierungslinie

29 dritte Orientierungslinie

37 erste Einrahmung

38 zweite Einrahmung

39 dritte Einrahmung