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    Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur visuellen Unterstützung einer elektrophysiologischen Katheteranwendung im Herzen, bei dem während der Durchführung der Katheteranwendung mit einem Röntgen-Bildaufnahmesystem (5) 2-D-Durchleuchtungsbilder (13) eines behandelten Bereiches des Herzens aufgenommen und zusammen mit gleichzeitig bereitgestellten 3-D-Mapping-Daten (14) des behandelten Bereiches visualisiert werden. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die 2-D-Durchleuchtungsbilder (13) mit den 3-D-Mapping-Daten (14) registriert werden und die 3-D-Mapping-Daten (14) jeweils in gleicher Perspektive wie die 2-D-Durchleuchtungsbilder (13) neben den 2-D-Durchleuchtungsbildern (13) oder daraus abgeleiteten Bildinhalten (14) oder diesen überlagert dargestellt werden.The present invention relates to a method of visually assisting a cardiac electrophysiology catheter application wherein 2-D fluoroscopic images (13) of a treated area of the heart are taken while performing the catheter application with an x-ray imaging system (5), and along with concurrently provided 3 D-mapping data (14) of the treated area are visualized. The method is characterized in that the 2-D fluoroscopic images (13) are registered with the 3-D mapping data (14) and the 3-D mapping data (14) in each case in the same perspective as the second D-type fluoroscopic images (13) next to or overlaid with the 2-D fluoroscopic images (13) or image contents (14) derived therefrom.
    公开号:DE102004020587A1
    申请号:DE102004020587
    申请日:2004-04-27
    公开日:2005-11-24
    发明作者:Jan Dr. Boese；Norbert Rahn
    申请人:Siemens AG；
    IPC主号:A61B19-00
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur visuellen Unterstützung einerelektrophysiologischen Katheteranwendung im Herzen, bei dem während derDurchführungder Katheteranwendung mit einem Röntgen-Bildaufnahmesystem 2D-Durchleuchtungsbildereines behandelten Bereiches des Herzens aufgenommen und zusammenmit gleichzeitig bereitgestellten elektroanatomischen 3D-Mapping-Datendes behandelten Bereiches visualisiert werden. Die Erfindung betrifftauch eine Vorrichtung zur Durchführungdieses Verfahrens.TheThe present invention relates to a method for visually assisting a personElectro-physiological catheter application in the heart, during whichexecutionthe catheter application with an X-ray imaging system 2D fluoroscopic imagesof a treated area of the heart and taken togetherwith simultaneously provided electroanatomical 3D mapping dataof the treated area. The invention relatesalso a device for carrying outthis procedure.
    [0002] DieBehandlung von Herzrhythmus-Störungenhat sich seit der Einführungder Technik der Katheterablation mittels Hochfrequenzstrom wesentlichgewandelt. Bei dieser Technik wird unter Röntgenkontrolle ein Ablations-Katheter über Venenoder Arterien in eine der Herzkammern eingeführt und durch Hochfrequenzstromdas die Herzrhythmus-Störungenhervorrufende Gewebe verödet.Voraussetzung füreine erfolgreiche Durchführungeiner Katheterablation ist die genaue Ortung der Ursache der Herzrhythmus-Störung inder Herzkammer. Diese Ortung erfolgt über eine elektrophysiologischeUntersuchung, bei der elektrische Potentiale mit einem in die HerzkammereingeführtenMapping-Katheter ortsaufgelösterfasst werden. Aus dieser elektrophysiologischen Untersuchung,dem sog. elektroanatomischen Mapping, werden somit 3D-Mapping-Datenerhalten, die an einem Monitor visualisiert werden können. DieMapping-Funktion und die Ablations-Funktion sind dabei in vielenFällenin einem Katheter vereint, so dass der Mapping-Katheter gleichzeitig auchein Ablations-Katheter sein kann.TheTreatment of cardiac arrhythmiashas been since the introductionthe technique of catheter ablation using high-frequency current significantlychanged. In this technique, under X-ray control, an ablation catheter is inserted over veinsor arteries are introduced into one of the heart chambers and by high-frequency currentthat the heart rhythm disordersinducing tissues.requirement fora successful implementationcatheter ablation is the accurate location of the cause of the cardiac arrhythmia inthe ventricle. This location is via an electrophysiologicalInvestigation, at the electrical potentials with one in the ventricleintroducedMapping catheter spatially resolvedbe recorded. From this electrophysiological examination,The so-called electro-anatomical mapping, thus 3D mapping datareceived, which can be visualized on a monitor. TheMapping function and the ablation function are in manymakeunited in a catheter, allowing the mapping catheter simultaneously as wellmay be an ablation catheter.
    [0003] Einbekanntes elektroanatomisches 3D-Mapping-Verfahren, wie es bspw.mit dem CARTO-System der Firma Biosense Webster Inc., USA, oderdem ENSITE 3000-System der Fa. Endocardial Solutions Inc., St. Paul,USA, durchführbarist, basiert auf elektromagnetischen Prinzipien. Unter dem Untersuchungstisch werdendrei verschiedene magnetische Wechselfelder geringer Intensität aufgebaut.Mittels integrierter elektromagnetischer Sensoren an der Katheterspitzedes Mapping-Katheters ist es möglich,die durch Katheterbewegungen induzierten Spannungsänderungeninnerhalb des Magnetfeldes zu messen und mit Hilfe mathematischerAlgorithmen zu jedem Zeitpunkt die Position des Mapping-Katheterszu errechnen. Durch punktweises Abtasten der endokardialen Kontureiner Herzkammer mit dem Mapping-Katheter bei simultaner Erfassungder elektrischen Signale entsteht eine elektroanatomische dreidimensionaleLandkarte, in der die elektrischen Signale farbcodiert wiedergegebenwerden.Oneknown electroanatomical 3D mapping method, as it is, for example.with the CARTO system from Biosense Webster Inc., USA, orthe ENSITE 3000 system from Endocardial Solutions Inc., St. Paul,USA, feasibleis based on electromagnetic principles. Be under the examination tablebuilt three different alternating magnetic fields of low intensity.By means of integrated electromagnetic sensors on the catheter tipof the mapping catheter it is possiblethe changes in tension induced by catheter movementsto measure within the magnetic field and using mathematicalAlgorithms at any time the position of the mapping catheterto calculate. By point-by-point scanning of the endocardial contoura ventricle with the mapping catheter for simultaneous acquisitionThe electrical signals produced an electroanatomical three-dimensionalMap in which the electrical signals are color codedbecome.
    [0004] Nebenderartigen elektroanatomischen 3D-Mapping-Systemen werden auch intrakardialeLokalisierungssysteme, wie bspw. das Localisa-System der Fa. Medtronic,Minneapolis, USA, fürdie Lokalisierung des Katheters und den Aufbau eines 3D-Bildes deruntersuchten Herzkammer eingesetzt. Auch die mit einem derartigenLokalisierungssystem erhaltenen Daten werden in der vorliegendenPatentanmeldung als 3D-Mapping-Daten bezeichnet, da sie ein vergleichbares3D-Bild des Untersuchungsbereiches liefern.NextSuch 3D electroanatomical mapping systems will also be intracardiacLocalization systems, such as the Localisa system from Medtronic,Minneapolis, USA, forthe location of the catheter and the construction of a 3D image of theexamined ventricle inserted. Even those with suchLocalization system data obtained in the presentPatent application referred to as 3D mapping data, as it is a comparableDeliver 3D image of the examination area.
    [0005] Während derAblationsprozedur wird der Katheter anhand von gleichzeitig aufgenommenenRöntgen-Durchleuchtungsbildernoder anhand einer Echtzeit-Visualisierung der 3D-Mapping-Daten geführt. Die kardiologischeAnatomie des Patienten einschließlich der kardiologischen Gefäße kannin den 2D-Durchleuchtungsbildern nicht im Detail abgebildet werden.Auch bei einer Orientierung an den dargestellten 3D-Mapping-Datenkann nicht gewährleistetwerden, dass die aus diesen Daten generierte Oberfläche einerHerzkammer exakt den anatomischen Gegebenheiten entspricht, da hierfür die Endokard-Oberfläche punktuellsehr engmaschig abgetastet werden müsste. Die zu sätzlicheanatomische Bildinformation der 2D-Durchleuchtungsbilder steht zwarwährendder Mapping-Prozedur zur Verfügung.Sie kann aber nicht oder nur unvollständig genutzt werden, da dieBedienung des Mapping-Systems die ungeteilte Aufmerksamkeit desElektrophysiologen erfordert, so dass dieser den Zusammenhang zwischenden dargestellten 3D-Mapping-Daten und dem gleichzeitig dargestellten2D-Durchleuchtungsbild in der Regel nicht genau erfassen kann. Daherwird bei der Akquisition der 3D-Mapping-Daten oft eine Oberfläche desEndocards der zu therapierenden Herzkammer generiert, die aufgrundfehlender Abtastung anatomisch relevanter Oberflächenpunkte des Endocards nurannäherndder realen Anatomie der Kammer entspricht.During theAblation procedure, the catheter is recorded on the basis of simultaneouslyX-ray imagesor guided by a real-time visualization of the 3D mapping data. The cardiologicalAnatomy of the patient including the cardiac vessels canin the 2D fluoroscopic images are not shown in detail.Even with an orientation to the illustrated 3D mapping datacan not be guaranteedbe that the generated from this data surface of aCardiac chamber corresponds exactly to the anatomical conditions, as this is the endocardial surface punctiformwould have to be sampled very closely. The additionalAlthough anatomical image information of the 2D fluoroscopic images is availablewhilethe mapping procedure available.It can not be used or only partially used, because theOperation of the mapping system the undivided attention of theElectrophysiologist requires, so this the connection betweenthe illustrated 3D mapping data and the simultaneously displayed2D fluoroscopic image usually can not capture exactly. ThereforeWhen acquiring the 3D mapping data is often a surface of theEndocards of the ventricle to be treated are generated due tomissing sampling of anatomically relevant surface points of the endocardium onlynearlycorresponds to the real anatomy of the chamber.
    [0006] Weiterhinwird aus Kosten- und Praktikabilitätsgründen in vielen Fällen lediglichder Ablations-Katheter mit den Positionssensoren relativ zu derabgetasteten Endocard-Oberflächeauf dem Monitor des EP-Mapping-Systems visualisiert. Wünschenswertwäre dagegendie Visualisierung aller verwendeten Katheter, insbesondere auchder Schlinge des Lasso-Katheters, der bei einer Pulmonalvenenisolationals Hilfsmittel im Ostium der zu isolierenden Pulmonalvene fixiertwird.FartherFor reasons of cost and practicability, in many cases it merely becomesthe ablation catheter with the position sensors relative to thescanned endocard surfacevisualized on the monitor of the EP mapping system. Desirablewould be against itthe visualization of all used catheters, in particular alsothe sling of the lasso catheter used in pulmonary vein isolationfixed as an aid in the ostium of the pulmonary vein to be isolatedbecomes.
    [0007] Ausden beiden älteren,nachveröffentlichtenPatentanmeldungen von N. Rahn et al. 103 40 546.1 und 103 40 544.5sind Verfahren zur Verbesserung der Orientierung des Elektrophysiologenbei der Durchführung derKatheterablation bekannt. Bei diesen Verfahren werden vor der Katheteranwendungkardiologische 3D-Bilddaten des Untersuchungsbereiches mit einerbildgebenden Modalitäterzeugt. Diese 3D-Bilddaten werden während der Katheteranwendungden 3D-Mapping-Daten positions- undlagerichtig überlagert,so dass dem Betrachter eine zusätzlicheanatomische Bildinformation zur Verfügung steht. Allerdings setztdies die Verfügbarkeiteiner 3D-bildgebenden Modalitätim Untersuchungslabor voraus. Weiterhin lässt sich auch bei diesem Verfahrennur der Katheter in der Bilddar stellung visualisieren, der entsprechendePositionssensoren trägt.Outthe two older ones,subsequently publishedPatent applications by N. Rahn et al. 103 40 546.1 and 103 40 544.5are methods for improving the orientation of the electrophysiologistin carrying out theCatheter ablation known. These procedures are used prior to catheter applicationCardiological 3D image data of the examination area with aimaging modalitygenerated. This 3D image data will be during catheter applicationthe 3D mapping data position andsuperimposed in the correct position,giving the viewer an extraanatomical image information is available. However, it continuesthis is the availabilitya 3D imaging modalityin the examination laboratory ahead. Furthermore, can also be in this processonly visualize the catheter in the image display, the corresponding oneCarries position sensors.
    [0008] Ausgehendvon dieser Problematik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindungdarin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur visuellen Unterstützung einerelektrophysiologischen Katheteranwendung im Herzen anzugeben, dieeine verbesserte Orientierung währendder Führungdes Katheters bei der Katheteranwendung, insbesondere beim elektroanatomischenMapping und/oder bei einer Katheter-Ablation, ermöglichen.outgoingfrom this problem is the object of the present inventiontherein, a method and apparatus for visually supporting aelectrophysiological catheter application in the heart indicatingan improved orientation duringthe leadershipcatheter during catheter application, in particular electroanatomicalMapping and / or in a catheter ablation allow.
    [0009] DieAufgabe wird mit dem Verfahren sowie der Vorrichtung gemäß den Patentansprüchen 1 und11 gelöst.Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie der Vorrichtungsind Gegenstand der Unteransprücheoder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielenentnehmen.TheThe object is achieved with the method and the device according to claims 1 and11 solved.Advantageous embodiments of the method and the deviceare the subject of the dependent claimsor can be the following description and the embodimentsremove.
    [0010] Beidem vorliegenden Verfahren zur visuellen Unterstützung einer elektrophysiologischenKatheteranwendung im Herzen werden während der Durchführung derKatheteranwendung mit einem Röntgen-Bildaufnahmesystem2D-Durchleuchtungsbilder eines behandelten Bereiches des Herzens,bspw. einer Herzkammer, aufgenommen und zusammen mit gleichzeitigbereitgestellten 3D-Mapping-Datendes behandelten Bereiches visualisiert. Das Verfahren zeichnet sichdadurch aus, dass die 2D-Durchleuchtungsbilder mit den 3D-Mapping-Datenregistriert werden und die 3D-Mapping-Daten jeweils in gleicherPerspektive wie die 2D-Durchleuchtungsbilder neben den 2D-Durchleuchtungsbildernoder daraus abgeleiteten Bildinhalten oder diesen überlagertdargestellt werden. Unter gleicher Perspektive ist dabei die gleicheAbbildungsperspektive, d. h. der gleiche Maßstab und die gleiche Blickrichtung,zu verstehen. Die 3D-Mapping-Daten können hierbei mit einem elektroanatomischen3D-Mapping-System oder einem intrakardialen Lokalisierungssystemgewonnen werden. Vorzugsweise wird für die Aufzeichnung der 2D-Durchleuchtungsbilderein Mono- oder Biplan-C-Bogensystem eingesetzt, das für derartigeKatheteranwendungen aufgrund der besseren Zugänglichkeit zum Untersuchungsbereichbesonders geeignet ist.atthe present method for visually assisting an electrophysiologicalCatheter application in the heart will be done while performing theCatheter application with an X-ray imaging system2D fluoroscopic images of a treated area of the heart,For example, a heart chamber, taken and together with at the same timeprovided 3D mapping dataof the treated area. The process is remarkablecharacterized in that the 2D fluoroscopic images with the 3D mapping databe registered and the 3D mapping data in each case in the samePerspective like the 2D fluoroscopic images next to the 2D fluoroscopic imagesor derived image content or superimposedbeing represented. The same perspective is the samePicture perspective, d. H. the same scale and the same line of sight,to understand. The 3D mapping data can be used with an electroanatomical3D mapping system or an intracardiac location systembe won. Preferably, for the recording of the 2D fluoroscopic imagesa mono- or biplane C-arc system used for suchCatheter applications due to better accessibility to the examination areais particularly suitable.
    [0011] Durchdie Registrierung der aufgenommenen 2D-Durchleuchtungsbilder mitden 3D-Mapping-Daten und der gemeinsamen Darstellung unter der gleichenPerspektive ist der Zusammenhang zwischen den beiden Darstellungenfür denElektrophysiologen auf den ersten Blick erkennbar. Dies gilt schonfür dieDarstellung der 3D-Mapping-Daten in einer gesonderten Darstellungneben der Darstellung des jeweiligen 2D-Durchleuchtungsbildes, nochvielmehr jedoch bei der überlagertenDarstellung der beiden Bilder, bei der der Betrachter sofort dienoch nicht ausreichend mit dem Mapping-System erfassten Bereicheerkennen kann. Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Verfahrensbesteht darin, dass in den 2D-Durchleuchtungsbildern auch die jeweiligemomentane Position aller Katheter und daran befindlicher Teile erkennbarsind.Bythe registration of the recorded 2D fluoroscopic images withthe 3D mapping data and the common representation under the samePerspective is the connection between the two representationsfor theElectrophysiologist recognizable at first glance. This is already truefor theDisplay of the 3D mapping data in a separate representationin addition to the representation of the respective 2D fluoroscopic image, stillbut rather in the superimposedRepresentation of the two pictures, in which the viewer immediately thenot yet sufficiently covered with the mapping system areascan recognize. Another advantage of the present methodis that in the 2D fluoroscopic images also the respectivecurrent position of all catheters and parts located thereonare.
    [0012] Diegleiche Darstellungsperspektive kann in einer Ausgestaltung desVerfahrens dadurch erzielt werden, dass bei vorgegebener Stellungdes Röntgen-Bildaufnahmesystemsoder vorgegebenem 2D-Durchleuchtungsbild die Darstellung der 3D-Mapping-Daten so gedrehtwird, dass sie die gleiche Perspektive zeigen. In einer alternativenAusgestaltung wird die Darstellung durch interaktive Rotation der3D-Mapping-Daten durch den Benutzer gewählt und das Bildaufnahmesystemso angesteuert, dass damit ein 2D-Durchleuchtungsbild unter dergleichen Perspektive aufgenommen wird. Die Aufzeichnung der 3D-Mapping-Daten und die Aufnahmeder 2D-Durchleuchtungsbilder erfolgen dabei vorzugsweise in dergleichen Herzzyklus-Phase, um Ungenauigkeiten aufgrund der Herzbewegungzu vermeiden. Diese Synchronisierung bzgl. der Herzzyklus-Phasekann dadurch erreicht werden, dass das Bildaufnahmesystem sowiedas Mapping-Systemdurch die gleiche EKG-Triggereinheit getaktet werden.Thesame representation perspective can in one embodiment of theMethod be achieved by that at a predetermined positionof the X-ray imaging systemor given 2D fluoroscopic image, the representation of the 3D mapping data rotated sois that they show the same perspective. In an alternativeDesign is the representation through interactive rotation of3D mapping data selected by the user and the image acquisition systemcontrolled so that a 2D fluoroscopic image under thesame perspective is taken. The recording of the 3D mapping data and the recordingThe 2D fluoroscopic images are preferably carried out in thesame cardiac cycle phase to inaccuracies due to heart movementto avoid. This synchronization regarding the cardiac cycle phasecan be achieved by the image acquisition system as wellthe mapping systembe clocked by the same ECG trigger unit.
    [0013] DieVorrichtung zur Durchführungdes vorliegenden Verfahrens umfasst demgemäß ein oder mehrere Schnittstellenzur Eingabe der 3D-Mapping-Daten sowie der Bilddaten der 2D-Durchleuchtungsbilder,ein Registrierungsmodul zur Registrierung der 2D-Durchleuchtungsbildermit den 3D-Mapping-Daten sowie ein mit dem Registrierungsmodul verbundenesVisualisierungsmodul, das die Ausgangsdaten für eine gleichzeitige Visualisierung,nebeneinander oder überlagert,der 3D-Mapping-Daten mit dem jeweiligen 2D-Durchleuchtungsbild untergleicher Perspektive zur Darstellung auf einem Anzeigegerät, insbesondereeinem Monitor, bereitstellt. Die Vorrichtung kann dabei als Bestandteildes Mapping-Systems, des Bildaufnahmesystems oder auch als eigenständiges Gerät ausgestaltetsein.The device for carrying out the present method accordingly comprises one or more interfaces for inputting the 3D mapping data as well as the image data of the 2D fluoroscopic images, a registration module for registering the 2D fluoroscopic images with the 3D mapping data, and a device connected to the registration module Visualization module that outputs the output data for a simultaneous Visualization, side by side or superimposed, which provides 3D mapping data with the respective 2D fluoroscopic image under the same perspective for display on a display device, in particular a monitor. The device can be designed as part of the mapping system, the image recording system or as an independent device.
    [0014] Dasvorliegende Verfahren sowie die danach arbeitende Vorrichtung werdennachfolgend anhand von Ausführungsbeispielenin Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:Thepresent method and the device working thereafter becomebelow with reference to embodimentsexplained in more detail in conjunction with the drawings. Hereby show:
    [0015] 1 einBeispiel fürdie gemeinsame Triggerung eines Röntgen-Bildsystems und einesEP-Mapping-Systems zur Durchführungdes vorliegenden Verfahrens; 1 an example of the joint triggering of an X-ray image system and an EP mapping system for carrying out the present method;
    [0016] 2 eineVeranschaulichung der erforderlichen Parameter bei der 2D/3D-Registrierunggemäß dem vorliegendenVerfahren; 2 an illustration of the required parameters in the 2D / 3D registration according to the present method;
    [0017] 3 einBeispiel fürden Verfahrensablauf bei der Registrierung gemäß einer Ausführungsformdes vorliegenden Verfahrens; 3 an example of the procedure in the registration according to an embodiment of the present method;
    [0018] 4 eineVeranschaulichung der Erfassung von Landmark-Paaren durch Aufnahme eines Oberflächen-Punktesmit dem EP-Mapping-System; 4 an illustration of the detection of Landmark pairs by recording a surface point with the EP mapping system;
    [0019] 5 zweiBeispiele fürdie Überlagerungder 3D-Mapping-Datenund eines 2D-Durchleuchtungsbildes bzw. eines daraus abgeleitetenBildinhaltes; 5 two examples of the superimposition of the 3D mapping data and a 2D fluoroscopic image or an image content derived therefrom;
    [0020] 6 einBeispiel fürdie Änderungder Darstellung der 3D-Mapping-Daten in Abhängigkeit von der Stellung desBildaufnahmesystems; und 6 an example of the change in the representation of the 3D mapping data in dependence on the position of the image recording system; and
    [0021] 7 einBeispiel fürdie Ansteuerung des Bildaufnahmesystems bei einer interaktiven Veränderung derDarstellung der 3D-Mapping-Daten. 7 an example of the control of the image recording system in an interactive change of the representation of the 3D mapping data.
    [0022] 1 zeigtschematisch einen Teil eines EP-Mapping-Systems 1 mit einerAufnahmeeinheit 2 fürdie 3D-Mapping-Daten, die mit einer Auswerte- und Bildverarbeitungseinheit 3 zurDarstellung der erfassten Daten an einem Bildschirm 4 verbundenist. Weiterhin ist beispielhaft ein Röntgensystem 5 in Formeines C-Bogen-Systems dargestellt, das ein Bildsystem 6 für die Bereitstellungder 2D-Durchleuchtungsbilder aufweist. Das C-Bogen-System 5 umfasstden C-Bogen 7 mit Röntgenquelle 8a undRöntgendetektor 8b.Der C-Bogen 7 ist in bekannter Weise um mehrere Achsenrotierbar ausgebildet. Im vorliegenden Beispiel wird vom Patientenmit einem EKG-Aufzeichnungs-System 9 während der Katheteranwendungein EKG aufgezeichnet. Das EKG-Aufzeichnungs-System 9 weisteinen Triggerausgang 10 auf, der mit entsprechenden Triggereingängen 11 amBildsystem 6 des Röntgensystems 5 undan der Aufnahmeeinheit 2 des EP-Mapping-Systems 1 verbunden ist. DieseEKG-Triggerung ermöglichtdie Aufzeichnung der 3D-Mapping-Daten sowie der 2D-Durchleuchtungsbilderjeweils zu einer vorgegebenen Phase des Herzzyklus, wie sie im unterenTeil der Figur im dargestellten EKG mit den Kreisen gekennzeichnetist. Auf diese Weise wird eine Störung der Bildaufzeichnung bzw.-darstellung durch die Herzbewegung vermieden. 1 schematically shows part of an EP mapping system 1 with a recording unit 2 for the 3D mapping data that comes with an evaluation and image processing unit 3 to display the collected data on a screen 4 connected is. Furthermore, an example is an X-ray system 5 represented in the form of a C-arm system, which is an image system 6 for providing the 2D fluoroscopic images. The C-arm system 5 includes the C-arm 7 with X-ray source 8a and x-ray detector 8b , The C-arm 7 is rotatable about a plurality of axes in a known manner. In the present example, the patient is using an ECG recording system 9 recorded an ECG during catheter application. The ECG recording system 9 has a trigger output 10 on, with appropriate trigger inputs 11 at the picture system 6 of the X-ray system 5 and at the receiving unit 2 of the EP mapping system 1 connected is. This ECG triggering enables the recording of the 3D mapping data as well as the 2D fluoroscopic images at a given phase of the cardiac cycle, as indicated by the circles in the lower part of the figure in the illustrated ECG. In this way, a disturbance of the image recording or representation by the heart movement is avoided.
    [0023] Für die Durchführung desvorliegenden Verfahrens ist eine 2D-3D-Registrierung der 2D-Durchleuchtungsbildermit den 3D-Mapping-Datenerforderlich. Diese Registrierung kann durch bekannte Registrierungsverfahrenmit dem Registrierungsmodul 17 der vorliegenden Vorrichtungerfolgen, die in der 1 schematisiert dargestelltist. Die Vorrichtung umfasst im vorliegenden Beispiel eine Schnittstelle 16 zurEingabe der 3D-Mapping-Daten 14 sowie der Bilddaten der2D-Durchleuchtungsbilder 13, das Registrierungsmodul 17 zur Registrierungder 2D-Durchleuchtungsbilder 13 mit den 3D-Mapping-Daten 14 sowieein mit dem Registrierungsmodul verbundenes Visualisierungsmodul 19,das die Ausgangsdaten füreine gleichzeitige Visualisierung, nebeneinander oder überlagert,der 3D-Mapping-Daten 14 mit dem jeweiligen 2D-Durchleuchtungsbild 13 untergleicher Perspektive zur Darstellung auf dem Monitor 4 bereitstellt.Als Bestandteil des Registrierungsmoduls 17 ist in diesemBeispiel auch ein Segmentierungsmodul 18 erkennbar, daseine Kontur der Herzkammerwand aus den Durchleuchtungsbildern 13 extrahierenkann. Die Vorrichtung kann dabei als Bestandteil des Mapping-Systems,des Bildaufnahmesystems oder auch als eigenständiges Gerät ausgestaltet sein.For the implementation of the present method, a 2D-3D registration of the 2D fluoroscopic images with the 3D mapping data is required. This registration can be done by known registration procedures with the registration module 17 the present device, which in the 1 is shown schematically. The device comprises an interface in the present example 16 for entering the 3D mapping data 14 as well as the image data of the 2D fluoroscopic images 13 , the registration module 17 to register the 2D fluoroscopic images 13 with the 3D mapping data 14 and a visualization module associated with the registration module 19 The output data for simultaneous visualization, side by side or overlaid, of the 3D mapping data 14 with the respective 2D fluoroscopic image 13 under same perspective for presentation on the monitor 4 provides. As part of the registration module 17 is also a segmentation module in this example 18 recognizable, the contour of the ventricle wall from the fluoroscopic images 13 can extract. The device can be designed as part of the mapping system, the image recording system or as an independent device.
    [0024] DasErgebnis der 2D-3D-Registrierung ist jeweils eine Projektionsmatrix,mit deren Hilfe es möglich ist,jedem Bildpunkt des 2D-Durchleuchtungsbildes genau einen 3D-Punktder 3D-Mapping-Daten zuzuordnen. Diese Projektionsmatrix kann somitdazu verwendet werden, die 3D-Mapping-Daten in gleicher Position undOrientierung wie das 2D-Durchleuchtungsbild zu visualisieren undbei Bedarf beide Visualisierungen zu überlagern.The result of the 2D-3D registration is in each case a projection matrix with the aid of which it is possible to associate with each pixel of the 2D fluoroscopic image exactly one 3D point of the 3D mapping data NEN. This projection matrix can thus be used to visualize the 3D mapping data in the same position and orientation as the 2D fluoroscopic image and, if necessary, to superimpose both visualizations.
    [0025] 2 veranschaulichtdie Zusammenhängebei der 2D-3D-Registrierung. Im vorliegenden Fall müssen 11Freiheitsgrade der Projektionsmatrix P geschätzt werden. Diese 11 Freiheitsgradeentsprechen 5 intrinsischen Parametern für jede der möglichenC-Bogen-Stellungen und 6 extrinsische Parameter für die Zuordnungder Koordinatensysteme des 3D-Mapping-Systems und des Röntgen-Bildsystems.Diese Projektionsmatrix P setzt sich somit aus einer KalibrierungsmatrixK für dasBildsystem, einer Rotationsmatrix R sowie einer TranslationsmatrixT zusammen:
    [0026] Inder Figur ist hierbei die perspektivische Abbildung eines Quadersals Repräsentationder 3D-Mapping-Daten auf ein zweidimensionales Bild als Repräsentationdes 2D-Durchleuchtungsbildes veranschaulicht. Ein kugelförmiges Volumeninnerhalb des Quaders erscheint durch die Projektion als Kreis indem 2D-Bild. Die Abbildung kann durch die Projektionsmatrix P berechnetwerden.InThe figure here is the perspective image of a cuboidas a representationthe 3D mapping data on a two-dimensional image as a representationof the 2D fluoroscopic image. A spherical volumewithin the box appears through the projection as a circle inthe 2D image. The mapping can be calculated by the projection matrix P.become.
    [0027] ZuBeginn des Mapping-Vorgangs, zu dem erst wenige Oberflächenpunktemit Hilfe des EP-Mapping-Systems erfasst wurden, ist eine Landmarken-basierteRegistrierung vorzuziehen, da die Oberfläche der 3D-Mapping-Daten nochungenügendrepräsentiertist. Nachdem genügendviele Oberflächenpunkteder Mapping-Daten vorhanden sind und die Oberfläche der Mapping-Daten hinreichendgut repräsentiertwird, kann die OberflächenbasierteRegistrierung eingesetzt werden. Dabei kann das Ergebnis der vorhergehenden Landmarken-basiertenRegistrierung als grober initialer Startwert für die Oberflächen-basierteRegistrierung verwendet werden. Diese Vorgehensweise ist in der 3 veranschaulicht.At the beginning of the mapping process, where only a few surface points were captured using the EP mapping system, landmark-based registration is preferable because the surface of the 3D mapping data is still poorly represented. After enough surface points of the mapping data are present and the surface of the mapping data is sufficiently well represented, the surface based registration can be used. The result of the previous landmark-based registration can be used as a coarse initial start value for the surface-based registration. This procedure is in the 3 illustrated.
    [0028] TretenPatientenbewegungen im Rahmen der Prozedur auf, ist eine Neuberechnungder Projektionsmatrix erforderlich. Diese Neuberechnung kann über eineerneute Landmarken-basierte oder Oberflächen-basierte 2D-3D-Registrierungerfolgen. Alternativ könnendie zur Neuberechnung der Projektionsmatrix benötigten Translations- und Rotationsparameterauch mit Hilfe eines am Patienten angebrachten Positions- und Orientierungssensorserfasst werden.To stepPatient movements in the procedure, is a recalculationthe projection matrix required. This recalculation can be done via aRenewed landmark-based or surface-based 2D 3D registrationrespectively. Alternatively you canthe translation and rotation parameters needed to recalculate the projection matrixalso with the aid of a patient-mounted position and orientation sensorbe recorded.
    [0029] Prinzipiellist auch bei C-Bogen-Rotationen oder Bewegungen des Patiententischeseine Neuberechnung der Projektionsmatrix erforderlich. Auch dieseNeuberechnung kann übereine erneute Landmarken-basierte oder Oberflächen-basierte 2D-3D-Registrierungerfolgen. Alternativ könnenin diesem Fall die zur Neuberechnung der Projektionsmatrix benötigten Translations- und Rotationsparametermit Hilfe von am Patiententisch und am C-Bogen angebrachten Positions-und Orientierungssensoren erfasst werden.in principleis also useful for C-arm rotations or patient table movementsa recalculation of the projection matrix required. These tooRecalculation can overa landmark-based or surface-based 2D 3D registrationrespectively. Alternatively you canin this case, the translation and rotation parameters needed to recalculate the projection matrixwith the aid of positioning devices attached to the patient table and the C-armand orientation sensors are detected.
    [0030] Beider Landmarken-basierten 2D-3D-Registrierung werden mindestens 4Landmarken in unmittelbarer Umgebung der zu therapierenden Herzkammeroder direkt in der Herzkammer mit dem Katheter angefahren und aufdiese Weise sowohl im 2D-Durchleuchtungsbild als auch in den 3D-Mapping-Datenidentifiziert. Ist die Position des Katheters mit Hilfe eines Mustererkennungs-Algorithmusim 2D-Durchleuchtungsbild automatisch detektierbar, so kann dieIdentifikation der Landmarken jeweils ausschließlich durch Benutzerinteraktion amEP-Mapping-Systemdurch Aufnahme eines Oberflächenpunkteserfolgen. Dies ist aus der 4 ersichtlich,die die Position der Spitze des Mapping-Katheters 12 im2D-Durchleuchtungsbild 13 zeigt. Wird mit diesem Kathetereine Landmarke angefahren, so kann zur gleichen Zeit, zu der diePosition dieser Landmarke mit dem EP-Mapping-System 1 erfasstwird, die Position der Katheterspitze mit dem Mustererkennungsverfahrenim 2D-Durchleuchtungsbild 13 identifiziert werden. DiesePosition wird auf das EP-Mapping-System 1 übertragen,wie dies mit dem Pfeil angedeutet ist. Mit der Aufnahme der 3D-Positioneiner Landmarke durch das EP-Mapping-System wird somit gleichzeitigdie 2D-Position im 2D-Durchleuchtungsbild abgespeichert. Nach derIdentifikation von 4 korrespondierenden Landmarken sowohl in den3D-Mapping-Daten als auch im 2D-Durchleuchtungsbild wird automatischeine Projektionsmatrix bestimmt, mit deren Hilfe es möglich ist,jedem Bildpunkt des 2D-Durchleuchtungsbildes genau einen 3D-Punktder 3D-Mapping-Daten zuzuordnen. Die Katheterdetektion kann selbstverständlich,falls dies nicht automatisch möglichist, auch vom Benutzer interaktiv im 2D-Durchleuchtungsbild vorgenommen werden.In the landmark-based 2D 3D registration, at least 4 landmarks in the immediate vicinity of the heart chamber to be treated or directly in the heart chamber are approached with the catheter and thus identified both in the 2D fluoroscopic image and in the 3D mapping data. If the position of the catheter is automatically detectable using a pattern recognition algorithm in the 2D fluoroscopic image, the landmarks can each be identified exclusively by user interaction on the EP mapping system by recording a surface point. This is from the 4 It can be seen the position of the tip of the mapping catheter 12 in the 2D fluoroscopic image 13 shows. If a landmark is approached with this catheter, then at the same time, the position of this landmark with the EP mapping system 1 is detected, the position of the catheter tip with the pattern recognition method in the 2D fluoroscopic image 13 be identified. This position will be on the EP mapping system 1 transferred, as indicated by the arrow. With the recording of the 3D position of a landmark by the EP mapping system, the 2D position in the 2D fluoroscopy image is thus simultaneously stored. After the identification of 4 corresponding landmarks both in the 3D mapping data and in the 2D fluoroscopic image, a projection matrix is automatically determined with the aid of which it is possible to give each pixel of the 2D fluoroscopic image exactly one 3D point of the 3D mapping. Assign data. Of course, if this is not automatically possible, the catheter detection can also be performed interactively by the user in the 2D fluoroscopy image.
    [0031] Grundsätzlich werdenals Landmarken zur Registrierung vorzugsweise anatomisch gut identifizierbare Punkteherangezogen, wie bspw. die Superior Vena Cava, die Inferior VenaCava, Fossa, Corronary Sinus, die Trikuspidalklappe im rechten Atriumoder die 4 Pulmonalvenen sowie die Mitralklappe im linken Atrium.Basicallyas landmarks for registration preferably anatomically well identifiable pointssuch as the Superior Vena Cava, the Inferior VenaCava, Fossa, Corronary sinus, the tricuspid valve in the right atriumor the 4 pulmonary veins and the mitral valve in the left atrium.
    [0032] Kanndie Kontur der zu therapierenden Herzkammer aus dem 2D-Durchleuchtungsbildextrahiert werden, so kann eine Registrierung dieser Konturpunktemit den erfassten Oberflächenpunktender 3D-Mapping-Daten erfolgen, um auf diese Weise die Parameterder Projektionsmatrix zu ermitteln. Da die Kontur der Herzkammeraus reinen Röntgen-Durchleuchtungsbildernin der Praxis nicht extrahierbar ist, da der Kontrast nicht ausreicht,kann zur Konturbestimmung eine Röntgenakquisitionunmittelbar nach erfolgter Kontrastmittel-Injektion durchgeführt werden.Die Kontrastmittel-Injektion ermöglichtdie Abbildung eines Teils der zu therapierenden Herzkammer oderder vollständigenHerzkammer inkl. zu- oder abführenderGefäße mit erhöhtem Kontrast.So ist es bspw. möglich,nur einen Teil des linken Atrium inkl. einer verzweigten Pulmonalvenemit einer Röntgenakquisitionnach Kontrastmittel-Injektion zu visualisieren oder aber das gesamtelinke Atrium inkl. der 4 Pulmonalvenenansätze mit Kontrastmittel anzureichernund die entsprechenden Konturen aus dem 2D-Durchleuchtungsbild zuextrahieren.canthe contour of the heart chamber to be treated from the 2D fluoroscopic imagecan be extracted, so can register these contour pointswith the detected surface pointsThe 3D mapping data is done to this way the parametersto determine the projection matrix. Because the contour of the ventriclefrom pure X-ray fluoroscopic imagesnot extractable in practice because the contrast is insufficientcan for contour determination an X-ray acquisitionbe performed immediately after the contrast injection.The contrast agent injection allowsthe image of part of the ventricle to be treated orthe completeHeart chamber inclVessels with increased contrast.So it is possible, for example,only part of the left atrium incl. a branched pulmonary veinwith an X-ray acquisitionto visualize after contrast injection or else the entireIncrease left atrium incl. the 4 pulmonary vein attachments with contrast agentand the corresponding contours from the 2D fluoroscopic imageextract.
    [0033] Beider Oberflächen-basiertenRegistrierung, insbesondere der hierbei eingesetzten Punkt zu Punkt Registrierung,reicht ein strukturell signifikanter Teil der zu therapierendenKammer aus, um die Registrierung durchzuführen. Es muss somit nicht diegesamte Kontur des Endocards der Kammer inklusive Gefäßen, sondernlediglich ein beliebiger Teilbereich der Kontur aus dem 2D-Durchleuchtungsbildextrahiert werden können.atthe surface-basedRegistration, in particular the point-to-point registration,ranges a structurally significant part of the therapyChamber out to perform the registration. It does not have to be theentire contour of the endocardium of the chamber including vessels, butonly an arbitrary subregion of the contour from the 2D fluoroscopic imagecan be extracted.
    [0034] Eineweitere sehr vorteilhafte Technik der Registrierung, wie sie beimvorliegenden Verfahren einsetzbar ist, besteht in der Ermittlungder intrinsischen Parameter der Projektionsmatrix durch Offline-Kalibrierung allerC-Bogen-Positionen und -Orientierungen. Diese 5 intrinsischen Parameterder Projektionsmatrix können einmaligoder wiederholt bei Bedarf durch Kalibrierung erhalten werden. DieKalibrierung kann mit einem geeigneten Kalibrierphantom mit Röntgenmarkendurchgeführtwerden. Nach erfolgter Kalibrierung sind die intrinsischen Parameterfür jedemöglicheC-Bogen-Position und -Orientierung bekannt, so dass anschließend eineeinmalige Landmarken- oder Oberflächen-basierte 2D-3D-Registrierungausreicht, um die 6 extrinsischen Parameter zu bestimmen, die danndie Relation zwischen dem 3D-Koordinatensystem des Mapping-Systems unddem 3D-Koordinatensystem des C-Bogen-Systems beschreiben. Durchdiese Vorab-Kalibrierung wird somit eine erneute Schätzung aller11 Freiheitsgrade der Projektionsmatrix nach jeder C-Bogen-Bewegungvermieden.AAnother very advantageous technique of registration, as in the case ofpresent method can be used, consists in the determinationthe intrinsic parameter of the projection matrix by offline calibration of allC-arm positions and orientations. These 5 intrinsic parametersThe projection matrix can be uniqueor repeatedly obtained by calibration if necessary. TheCalibration can be done with a suitable calibration phantom with X-ray markscarried outbecome. After calibration, the intrinsic parametersfor everypossibleC-arm position and orientation known, so that subsequently aOne-time landmark or surface-based 2D 3D registrationis sufficient to determine the 6 extrinsic parameters, thenthe relation between the 3D coordinate system of the mapping system anddescribe the 3D coordinate system of the C-arm system. Bythis pre-calibration will thus be a re-estimate of all11 degrees of freedom of the projection matrix after each C-arm movementavoided.
    [0035] Besondersvorteilhaft ist eine möglicheAusgestaltung des vorliegenden Verfahrens, bei der sowohl die intrinsischenals auch die extrinsischen Parameter der Projektionsmatrix durchOffline-Kalibrierung aller C-Bogen-Positionen und -Orientierungenund zusätzlichdurch Ermittlung einer festen Relation zwischen dem 3D-Koordinatensystemdes EP-Mapping-Systems und dem 3D-Koordinatensysetm des C-Bogen-Systems vorabermittelt werden. So kann bspw. beim Einsatz des CARTO-EP-Mapping-Systemsdie Relation zwischen den beiden 3D-Koordinatensystemen dadurchermittelt werden, dass die geometrische Anordnung der Unterbett-Sendespulenerfasst und daraus eine Transformation zwischen dem 3D-Koordinatensystemdes CARTO-Systems und dem 3D-Koordinatensystem des C-Bogensystemsberechnet wird. Beim zusätzlichenEinsatz eines Referenz-Positions- und Orientierungssensors während derEP-Prozedur am Patienten, wie dies bei dem vorgenannten EP-Mapping-System üblich ist,könnenauch die Positions- und Orientierungsinformation des Referenzsensorsin der Transformation berücksichtigtwerden.Especiallyadvantageous is a possibleEmbodiment of the present method, in which both the intrinsicas well as the extrinsic parameters of the projection matrixOffline calibration of all C-arm positions and orientationsand additionallyby determining a fixed relation between the 3D coordinate systemof the EP mapping system and the 3D coordinate system of the C-arm system in advancebe determined. For example, when using the CARTO-EP mapping systemthe relation between the two 3D coordinate systems therebybe determined that the geometric arrangement of the lower bed transmitter coilsdetects and from this a transformation between the 3D coordinate systemof the CARTO system and the 3D coordinate system of the C-arm systemis calculated. At the additionalUse of a reference position and orientation sensor during theEP procedure on the patient, as is customary in the aforementioned EP mapping system,canalso the position and orientation information of the reference sensorconsidered in the transformationbecome.
    [0036] Dieletztgenannte C-Bogen Offline-Kalibrierung und die Ermittlung derfixen Beziehung zwischen dem 3D-Koordinatensystem des EP-Mapping-Systemsund dem 3D-Koordinatensystem des C-Bogen-Systems ermöglichennach Akquisition der jeweiligen momentanen C-Bogen-Position und-Orientierung die Bestimmung der 11 Freiheitsgrade der Projektionsmatrixohne Benutzerinteraktion. Dementsprechend kann die 2D-3D-Registrierungin diesem Fall vollautomatisch ohne Benutzeraktion während derEP-Prozedur durch eine Recheneinheit erfolgen.Thelatter C-arc offline calibration and determination of thefixed relationship between the 3D coordinate system of the EP mapping systemand the 3D coordinate system of the C-arm systemafter acquisition of the respective current C-arm position and-Orientierung the determination of the 11 degrees of freedom of the projection matrixwithout user interaction. Accordingly, the 2D 3D registrationin this case fully automatic without user action during theEP procedure done by a computing unit.
    [0037] Durchdie vorgenannte Registrierung wird eine Visualisierung des 2D-Durchleuchtungsbildeszusammen mit den 3D-Mapping-Daten am Monitor des EP-Mapping-Systemsin gleicher Orientierung als Side-by-Side-Visualisierung oder als überlagerteVisualisierung ermöglicht.Die gleiche Orientierung wird durch Anwendung der Projektionsmatrixauf die 3D-Mapping-Daten erhalten. Die Orientierung dieser 3D-Mapping-Daten wirddabei so verändert,dass diese der Aufnahmeblickrichtung des 2D-Durchleuchtungsbildes entspricht. Eine aufdiese Weise erhaltene überlagerteBilddarstellung ist im linken Teil der 5 als Beispielersichtlich. Die Oberflächenpunkte 14 der3D-Mapping-Datensind dabei mit dem 2D-Durchleuchtungsbild 13 hinterlegt,in dem nach Kontrastmittelinjektion die linke Inferior-Pulmonalveneinkl. Verzweigungen zu erkennen ist. Dies ist mit dem Pfeil angedeutet.Auf diese Weise kann der Benutzer unmittelbar entscheiden, ob umdie im Röntgenbildsichtbare Pulmonalvene herum noch weitere Oberflächenpunkte mit dem EP-Mapping-Systemerfasst werden sollen, um die Anatomie in diesem Bereich exakt darzustellen.The aforementioned registration enables visualization of the 2D fluoroscopic image together with the 3D mapping data on the monitor of the EP mapping system in the same orientation as side-by-side visualization or as superimposed visualization. The same orientation is obtained by applying the projection matrix to the 3D mapping data. The orientation of these 3D mapping data is changed so that it corresponds to the viewing direction of the 2D fluoroscopic image. A superimposed image representation obtained in this way is in the left part of FIG 5 as an example. The surface points 14 The 3D mapping data is included with the 2D fluoroscopic image 13 deposited, after which the left inferior pulmonary vein incl. branching can be recognized after contrast injection. This is indicated by the arrow. In this way, the user can decide immediately whether further surface points should be detected with the EP mapping system around the pulmonary vein visible in the X-ray image, in order to accurately represent the anatomy in this area.
    [0038] Kanndie Kontur der zu therapierenden Herzkammer bspw. nach Kontrastmittelinjektionaus dem 2D-Durchleuchtungsbild extrahiert werden, so ist es möglich, lediglichdie Kontur des 2D-Durchleuchtungsbildesmit der Visualisierung der 3D-Mapping-Daten zu überlagern, wie dies im rechtenTeil der 5 veranschaulicht ist. Auchhier sind die 3D-Oberflächen-Punkte 14 der3D-Mapping-Daten zu erkennen. Diesen überlagert ist die extrahierteKontur 13 des linken Atriums inkl. zweier Pulmonalvenen.Durch die hinterlegte Kontur des linken Atriums kann der Benutzerentscheiden, ob noch weitere Oberflächenpunkte mit dem EP-Mapping-Systemerfasst werden sollen, um die Anatomie entsprechend der realen Konturzu erfassen.If, for example, the contour of the heart chamber to be treated can be extracted from the 2D fluoroscopic image after contrast injection, it is possible to superimpose only the contour of the 2D fluoroscopic image with the visualization of the 3D mapping data, as in the right part of FIG 5 is illustrated. Again, the 3D surface points 14 recognize the 3D mapping data. This superimposed is the extracted contour 13 of the left atrium including two pulmonary veins. The stored contour of the left atrium allows the user to decide whether further surface points should be captured with the EP mapping system in order to capture the anatomy according to the real contour.
    [0039] Sollenauch andere Ansichten der 3D-Mapping-Daten als die Ansicht aus derAufnahmerichtung des aktuellen 2D-Durchleuchtungsbildes mit kombinierterVisualisierung dargestellt werden, ist für jede dieser Darstellungeneine zusätzlicheAufnahme eines 2D-Durchleuchtungsbildes unter der entsprechendenPerspektive sowie eine 2D-3D-Registrierung des 2D-Durchleuchtungsbildesmit den 3D-Mapping-Daten erforderlich. In der Praxis kann es ausreichendsein, 2 sich bspw. in der Blickrichtung um 60° unterscheidende Röntgenaufnahmenzu verwenden und diese beiden Vorzugsrichtungen jeweils einmaligmit den 3D-Mapping-Daten zu registrieren. Der C-Bogen kann dann,bspw. auch automatisch, zwischen diesen beiden Vorzugsrichtungenhin- und herbewegt werden, ohne dass eine erneute Registrierungerforderlich wird. Ebenso ist es selbstverständlich möglich, ein Biplan-C-Bogen-Systemeinzusetzen, wobei die 2D-3D-Registrierung für jede der beiden C-Bogen-Aufnahmesystemedurchgeführtwird.ShouldAlso, other views of the 3D mapping data than the view from theRecording direction of the current 2D fluoroscopic image with combinedVisualization is shown for each of these representationsan additionalTake a 2D fluoroscopic image below the corresponding onePerspective as well as a 2D-3D registration of the 2D fluoroscopic imagerequired with the 3D mapping data. In practice it may be sufficientbe, for example, in the direction of 60 ° different radiographsto use and these two preferred directions each uniqueto register with the 3D mapping data. The C-arm can then,For example, automatically, between these two preferred directionsbe moved back and forth without a re-registrationis required. It is of course also possible to have a biplane C-arm systemuse the 2D 3D registration for each of the two C-arm recording systemscarried outbecomes.
    [0040] Selbstverständlich müssen diejeweiligen Bilder nicht notwendigerweise am Monitor des EP-Mapping-Systemsvisualisiert werden, sondern könnenauch an einem eigenständigenAnzeigegerätoder am Monitor des Röntgensystemsdargestellt werden.Of course, thenot necessarily on the monitor of the EP mapping systemcan be visualized but canalso on an independentdisplayor on the monitor of the X-ray systembeing represented.
    [0041] Ineiner bevorzugten Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens sowieder zugehörigenVorrichtung wird nach vorliegender 2D-3D-Registrierung für die aktuelleC-Bogen-Stellung das EP-Mapping-Systemin einen Modus geschaltet, in dem die Orientierung der Visualisierungder 3D-Mapping-Daten in Echtzeit an die aktuelle Orientierung desC-Bogens 7 angepasst wird. Die Visualisierung dreht sichsomit mit einer C-Bogen-Bewe gung. Zu diesem Zweck werden über eineHardware-Schnittstelle 21, bspw. eine Ethernet-Schnittstelle,die Positionsparameter des C-Bogens 7 vom Röntgen-System 5 über dieVisualisierungseinheit 19 an das EP-Mapping-System 1 übermittelt,in dem dann die Orientierung der Visualisierung der 3D-Mapping-Daten inAbhängigkeitvon der momentanen Stellung des C-Bogens 7 für den Erhaltder gleichen Perspektive verändertwird. Das Prinzip dieser Synchronisierung ist in 6 veranschaulicht,indem im linken Teil eine Veränderungder C-Bogen-Positiondargestellt ist. Diese Veränderungder Position bewirkt eine veränderteOrientierung der Darstellung der 3D-Mapping-Daten 14 auf dem Monitor 4,wie dies im rechten Teil der Figur ersichtlich ist.In a preferred embodiment of the present method and the associated device, the EP mapping system is switched to a mode in which the orientation of the visualization of the 3D mapping data according to the present 2D-3D registration for the current C-arm position in real time to the current orientation of the C-arm 7 is adjusted. The visualization thus rotates with a C-arm movement. For this purpose are via a hardware interface 21 , for example, an Ethernet interface, the position parameters of the C-arm 7 from the X-ray system 5 via the visualization unit 19 to the EP mapping system 1 in which then the orientation of the visualization of the 3D mapping data depending on the current position of the C-arm 7 for the same perspective is changed. The principle of this synchronization is in 6 illustrated by the left part of a change in the C-arm position is shown. This change in position causes a change in the orientation of the representation of the 3D mapping data 14 on the monitor 4 as shown in the right part of the figure.
    [0042] Ineiner weiteren Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens und derzugehörigenVorrichtung kann die Visualisierung der 3D-Mapping-Daten am Monitor 4 interaktivdurch Rotation verändertwerden. Nach vorliegender 2D-3D-Registrierung für die aktuelle C-Bogen-Stellungkann das EP-Mapping-System 1 in einen Modus geschaltetwerden, in dem die Änderungder Orientierung der Visualisierung der 3D-Mapping-Daten eine Rotationdes C-Bogens 7 zur Folge hat. Dies erfolgt mit einem entsprechendenSteuerungsmodul 20. Der C-Bogen 7 wird dabei ineine Position bewegt, bei der im Fall einer Aufnahme die 2D-Durchleuchtungsbilder deraktuellen Orientierung der Visualisierung der 3D-Mapping-Daten entsprechen.Der C-Bogen 7 bewegt sich somit analog der interaktivenRotation der Visualisierung der 3D-Mapping-Daten. Zu diesem Zweckwerden übereine Hardware-Schnittstelle 21 Parameter der aktuellenOrientierung der 3D-Mapping-Daten vom EP-Mapping-System 1 andas Steuermodul 20 übermittelt,das dann das Röntgen-System 5 soansteuert, dass der C-Bogen 7 entsprechend der Orientierungder 3D-Mapping-Daten bewegt wird. Dieses Prinzip der Synchronisierungist in 7 veranschaulicht. Durch eine interaktive Veränderungder Orientierung der Darstellung der 3D-Mapping-Daten 14 am Monitor 4 wirdeine Bewegung des C-Bogens 7 in eine neue Position und Orientierungbewirkt, unter der ein aufgezeichnetes 2D-Durchleuchtungsbild dergleichen Perspektive wie die geänderteDarstellung der 3D-Mapping-Daten entsprechen würde. Auf diese Weise wird beiAufnahme eines 2D-Durchleuchtungsbildes jeder Zeit die perspektivischrichtige Darstellung erhalten.In a further embodiment of the present method and the associated device, the visualization of the 3D mapping data on the monitor 4 be interactively changed by rotation. After existing 2D 3D registration for the current C-arm position, the EP mapping system 1 be switched to a mode in which the change in the orientation of the visualization of the 3D mapping data rotation of the C-arm 7 entails. This is done with a corresponding control module 20 , The C-arm 7 is thereby moved to a position in which, in the case of a shot, the 2D fluoroscopic images of the current orientation correspond to the visualization of the 3D mapping data. The C-arm 7 thus moves analogously to the interactive rotation of the visualization of the 3D mapping data. For this purpose are via a hardware interface 21 Parameters of the current orientation of the 3D mapping data from the EP mapping system 1 to the control module 20 then transmitted the X-ray system 5 so controls that the C-arm 7 is moved according to the orientation of the 3D mapping data. This principle of synchronization is in 7 illustrated. Through an interactive change in the orientation of the presentation of the 3D mapping data 14 on the monitor 4 becomes a movement of the C-arm 7 to a new position and orientation, under which a recorded 2D fluoroscopic image would correspond to the same perspective as the altered representation of the 3D mapping data. In this way, when taking a 2D fluoroscopic image of each time the perspective correct representation is obtained.
    权利要求:
    Claims (18)
    [1]
    Verfahren zur visuellen Unterstützung einerelektrophysiologischen Katheteranwendung im Herzen, bei dem während derDurchführungder Katheteranwendung mit einem Röntgen-Bildaufnahmesystem (5) 2D-Durchleuchtungsbilder(13) eines behandelten Bereiches des Herzens aufgenommenund zusammen mit gleichzeitig bereit gestellten 3D-Mapping-Daten(14) des behandelten Bereiches visualisiert werden, dadurch gekennzeichnet,dass die 2D-Durchleuchtungsbilder (13) mit den 3D-Mapping-Daten (14)registriert werden, und die 3D-Mapping-Daten (14) jeweilsin gleicher Perspektive wie die 2D-Durchleuchtungsbilder (13)neben den 2D-Durchleuchtungsbildern (13) oder daraus abgeleitetenBildinhalten (15) oder diesen überlagert dargestellt werden.Method for visually assisting electrophysiology catheter application in the heart during catheterization with an X-ray imaging system ( 5 ) 2D fluoroscopic images ( 13 ) of a treated area of the heart and together with simultaneously provided 3D mapping data ( 14 ) of the treated area, characterized in that the 2D fluoroscopic images ( 13 ) with the 3D mapping data ( 14 ) and the 3D mapping data ( 14 ) in the same perspective as the 2D fluoroscopic images ( 13 ) next to the 2D fluoroscopic images ( 13 ) or derived image content ( 15 ) or superimposed on it.
    [2]
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass aus den 2D-Durchleuchtungsbildern (13) durch Segmentierungeine Kontur (15) ein oder mehrerer Objekte in dem behandeltenBereich extrahiert und als abgeleiteter Bildinhalt dargestellt wird.A method according to claim 1, characterized in that from the 2D fluoroscopic images ( 13 ) by segmentation a contour ( 15 ) one or more objects in the treated area are extracted and displayed as derived image content.
    [3]
    Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Darstellungsperspektive der 3D-Mapping-Daten (14)durch interaktive Rotation der Darstellung veränderbar ist und bei einer interaktiven Änderungdas Bildaufnahmesystem (5) für die Aufnahme der 2D-Durchleuchtungsbilder(13) automatisch so angesteuert wird, dass ein 2D-Durchleuchtungsbild(13) unter der geändertenPerspektive aufgenommen wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the representation perspective of the 3D mapping data ( 14 ) is changeable by interactive rotation of the representation and, in the case of an interactive change, the image acquisition system ( 5 ) for taking the 2D fluoroscopic images ( 13 ) is automatically controlled so that a 2D fluoroscopic image ( 13 ) is included under the changed perspective.
    [4]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Registrierung anhand von Landmarken erfolgt, die als 3D-Mapping-Daten(14) erfasst werden und in den 2D-Durchleuchtungsbildern (13)erkennbar sind.Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the registration takes place on the basis of landmarks which are used as 3D mapping data ( 14 ) and in the 2D fluoroscopic images ( 13 ) are recognizable.
    [5]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Registrierung durch Oberflächenanpassung erfolgt, indemein 3D-Oberflächenverlaufzumindest eines Teils des behandelten Bereiches, insbesondere einerHerzkammer, aus den 3D-Mapping-Daten (14) mit einer ausden 2D-Durchleuchtungsbildern extrahierten Kontur (15)zumindest eines Teils des behandelten Bereiches zumindest annähernd in Übereinstimmunggebracht wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the registration takes place by surface adaptation by a 3D surface profile of at least a part of the treated area, in particular a heart chamber, from the 3D mapping data ( 14 ) with a contour extracted from the 2D fluoroscopic images ( 15 ) of at least a portion of the treated area is at least approximately matched.
    [6]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Registrierung in einem ersten Stadium während der Durchführung derKatheteranwendung zunächstgrob anhand von Landmarken erfolgt und in einem späteren zweitenStadium durch Oberflächenanpassungverfeinert wird, bei der ein 3D-Oberflächenverlaufzumindest eines Teils des behandelten Bereiches, insbesondere einerHerzkammer, aus den 3D-Mapping-Daten(14) mit einer aus den 2D-Durchleuchtungsbildern (13)extrahierten Kontur (15) zumindest eines Teils des behandeltenBereiches zumindest annäherndin Übereinstimmunggebracht wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the registration in a first stage during the implementation of the catheter application initially roughly by landmarks and is refined in a later second stage by surface adaptation, in which a 3D surface profile of at least one part of the treated area, in particular a heart chamber, from the 3D mapping data ( 14 ) with one of the 2D fluoroscopic images ( 13 ) extracted contour ( 15 ) of at least a portion of the treated area is at least approximately matched.
    [7]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass das Bildaufnahmesystem (5) vor Durchführung derKatheteranwendung hinsichtlich aller einstellbaren Aufnahmeperspektivenkalibriert wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the image recording system ( 5 ) is calibrated prior to performing the catheter application with respect to all adjustable acquisition perspectives.
    [8]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass das Bildaufnahmesystem (5) vor Durchführung derKatheteranwendung hinsichtlich aller einstellbaren Aufnahmeperspektivenkalibriert und eine relative Lage zwischen einem mit dem Bildaufnahmesystem(5) fest verbundenen 3D-Koordinatensystem und einem 3D-Koordinatensystem,in dem die 3D-Mapping-Daten (14) erfasst werden, ermitteltwird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the image recording system ( 5 ) before performing the catheter application with regard to all adjustable acquisition perspectives, and a relative position between one with the image acquisition system ( 5 ) and a 3D coordinate system in which the 3D mapping data ( 14 ) is determined.
    [9]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass das Bildaufnahmesystem (5) vor Durchführung derKatheteranwendung hinsichtlich zumindest zweier unterschiedlicherAufnahmeperspektiven kalibriert und eine relative Lage zwischeneinem mit dem Bildaufnahmesystem (5) fest verbundenen 3D-Koordinatensystemund einem 3D-Koordinatensystem, in dem die 3D-Mapping-Daten (14)erfasst werden, ermittelt wird, wobei die Aufnahme der 2D-Durchleuchtungsbilder(13) nur unter den zumindest zwei kalibrierten Aufnahmeperspektivenerfolgt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the image recording system ( 5 ) are calibrated prior to performing the catheter application with respect to at least two different acquisition perspectives, and a relative position between one with the image acquisition system ( 5 ) and a 3D coordinate system in which the 3D mapping data ( 14 ), wherein the acquisition of the 2D fluoroscopic images ( 13 ) takes place only under the at least two calibrated recording perspectives.
    [10]
    Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,dass die Registrierung auf Basis der Kalibrierung und ermitteltenrelativen Lage automatisch erfolgt.Method according to claim 8 or 9, characterizedthat registration based on the calibration and determinedrelative position is done automatically.
    [11]
    Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einemder vorangehenden Ansprüchemit – eineroder mehreren Eingangsschnittstellen für 3D-Mapping-Daten (14)und Bilddaten von 2D-Durchleuchtungsbildern (13), – einemRegistrierungsmodul (17), das für eine Registrierung der 2D-Durchleuchtungsbilder(13) mit den 3D-Mapping-Daten (14) ausgebildetist, und – einemmit dem Registrierungsmodul (17) verbundenen Visualisierungsmodul(19), das die 3D-Mapping-Daten (14) jeweils ingleicher Perspektive wie die 2D-Durchleuchtungsbilder (13)neben den 2D-Durchleuchtungsbildern (13) oder daraus abgeleitetenBildinhalten (15) oder diesen überlagert zur Visualisierungmit einem Anzeigegerät(4) bereitstellt.Apparatus for carrying out the method according to one of the preceding claims, having - one or more input interfaces for 3D mapping data ( 14 ) and image data from 2D fluoroscopic images ( 13 ), - a registration module ( 17 ) required for registration of the 2D fluoroscopic images ( 13 ) with the 3D mapping data ( 14 ), and - one with the registration module ( 17 ) visualization module ( 19 ), the 3D mapping data ( 14 ) in the same perspective as the 2D fluoroscopic images ( 13 ) in addition to the 2D transience images ( 13 ) or derived image content ( 15 ) or superposed for visualization with a display device ( 4 ).
    [12]
    Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass ein Segmentierungsmodul (18) zur Segmentierung der2D-Durchleuchtungsbilder(13) ausgebildet ist, um eine Kontur (15) einesbehandelten Bereiches des Herzens als Bildinhalt zu extrahieren.Device according to claim 11, characterized in that a segmentation module ( 18 ) for the segmentation of the 2D fluoroscopic images ( 13 ) is adapted to a contour ( 15 ) of a treated area of the heart as image content.
    [13]
    Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,dass das Registrierungsmodul (17) für die Registrierung anhandvon Landmarken ausgebildet ist, die als 3D-Mapping-Daten (14)erfasst werden und in den 2D-Durchleuchtungsbildern (13)erkennbar sind.Apparatus according to claim 11 or 12, characterized in that the registration module ( 17 ) is designed for registration using landmarks that are used as 3D mapping data ( 14 ) and in the 2D fluoroscopic images ( 13 ) are recognizable.
    [14]
    Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,dass das Registrierungsmodul (17) für die Registrierung durch Oberflächenanpassungausgebildet ist.Apparatus according to claim 11 or 12, characterized in that the registration module ( 17 ) is designed for registration by surface adaptation.
    [15]
    Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,dass das Registrierungsmodul (17) für die Registrierung in einemmehrstufigen Prozess ausgebildet ist, bei dem die Registrierungin einem ersten Stadium währendder Durchführungder Katheteranwendung zunächstgrob anhand von Landmarken erfolgt und in einem späteren zweitenStadium durch Oberflächenanpassungverfeinert wird, bei der ein 3D-Oberflächenverlauf zumindest einesTeils des behandelten Bereiches, insbesondere einer Herzkammer,aus den 3D-Mapping-Daten (14) mit einer aus den 2D-Durchleuchtungsbildern(13) extrahierten Kontur (15) zumindest einesTeils des behandelten Bereiches zumindest annähernd in Übereinstimmung gebracht wird.Apparatus according to claim 11 or 12, characterized in that the registration module ( 17 ) is designed for registration in a multi-stage process, wherein the registration in a first stage during the implementation of the catheter application initially roughly by landmarks and is refined in a later second stage by surface adaptation, in which a 3D surface profile of at least a part of the treated area, in particular a heart chamber, from the 3D mapping data ( 14 ) with one of the 2D fluoroscopic images ( 13 ) extracted contour ( 15 ) of at least a portion of the treated area is at least approximately matched.
    [16]
    Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,dass das Registrierungsmodul (17) für die automatische Registrierungauf Basis von Kalibrierdaten des Bildaufnahmesys tems (5)und einer bekannten relativen Lage zwischen einem mit dem Bildaufnahmesystem(5) fest verbundenen 3D-Koordinatensystem und einem 3D-Koordinatensystem,in dem die 3D-Mapping-Daten(14) erfasst werden, ausgebildet ist.Device according to one of claims 11 or 12, characterized in that the registration module ( 17 ) for automatic registration on the basis of calibration data of the image acquisition system ( 5 ) and a known relative position between one with the image acquisition system ( 5 ) and a 3D coordinate system in which the 3D mapping data ( 14 ) is formed is formed.
    [17]
    Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet,dass das Visualisierungsmodul (19) zur automatischen Anpassungder Darstellungsperspektive der 3D-Mapping-Daten (14) inAbhängigkeitvon einer momentanen Aufnahmestellung des Bildaufnahmesystems (5)ausgebildet ist.Device according to one of claims 11 to 16, characterized in that the visualization module ( 19 ) for automatic adjustment of the presentation perspective of the 3D mapping data ( 14 ) as a function of a current pick-up position of the image acquisition system ( 5 ) is trained.
    [18]
    Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet,dass ein Steuermodul (20) für die Ansteuerung des Bildaufnahmesystems(5) vorgesehen ist, das das Bildaufnahmesystem (5)bei interaktiver Rotation der Darstellung der 3D-Mapping-Daten (14)automatisch zur Anpassung der Aufnahmestellung an die geänderte Perspektiveansteuert.Device according to one of claims 11 to 16, characterized in that a control module ( 20 ) for the control of the image acquisition system ( 5 ), the image acquisition system ( 5 ) with interactive rotation of the representation of the 3D mapping data ( 14 ) automatically controls to adapt the recording position to the changed perspective.
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