DE102015110020A1

DE102015110020A1 - Method for displaying anatomical conditions in the temporomandibular joint

Info

Publication number: DE102015110020A1
Application number: DE102015110020.7A
Authority: DE
Inventors: Nils Hanssen
Original assignee: SICAT GmbH and Co KG
Current assignee: SICAT GmbH and Co KG
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2016-12-29
Anticipated expiration: 2035-06-24
Also published as: DE102015110020B4; WO2016207195A1

Abstract

Verfahren zur Darstellung anatomischer Gegebenheiten in einem Gelenk aufweisend eine Gelenkpfanne und einen darin beweglichen Gelenkkopf, wobei mehrere Datensätze enthaltend jeweils Volumendaten des Gelenkes vorliegen, wobei jeder Datensatz eine andere Momentaufnahme in einer Bewegungssequenz des Gelenkes repräsentiert, wobei aus einzelnen Datensätzen eine Gewebsgrenze jeweils derselben anatomischen Struktur, insbesondere die Oberfläche des beweglichen Gelenkkopfes, extrahiert wird und wobei zumindest Teile der extrahierten Gewebsgrenze für mehrere Datensätze der Bewegungssequenz auf einem Bildschirm in einer gemeinsamen Schnittansicht präsentiert werden.A method for displaying anatomical conditions in a joint having a joint socket and a movable joint head therein, wherein a plurality of data sets each containing volume data of the joint, each record representing a different snapshot in a movement sequence of the joint, wherein from individual data sets a tissue boundary respectively the same anatomical structure , in particular the surface of the movable condyle, and wherein at least parts of the extracted tissue boundary for a plurality of data sets of the movement sequence are presented on a screen in a common sectional view.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung anatomischer Gegebenheiten in einem Gelenk aufweisend eine starre Gelenkpfanne und einen darin beweglichen Gelenkkopf, wobei mehrere Datensätze enthaltend jeweils Volumendaten des Gelenkes vorliegen, wobei jeder Datensatz eine andere Momentaufnahme in einer Bewegungssequenz des Gelenkes repräsentiert. Derartige Volumendaten können mit digitaler Volmentomografie (DVT) am Körper eines Patienten aufgenommen und/oder auf der Grundlage eines Satzes unter Berücksichtigung gemessener Bewegungsabläufe „simuliert” werden.The invention relates to a method for representing anatomical conditions in a joint comprising a rigid socket and a flexible joint head movable therein, wherein a plurality of data sets each containing volume data of the joint, wherein each record represents a different snapshot in a sequence of movement of the joint. Such volume data can be recorded on the body of a patient by means of digital volumetric tomography (DVT) and / or "simulated" on the basis of a sentence taking into account measured movement sequences.

Es sind unterschiedliche Verfahren bekannt, anatomische Verhältnisse im lebenden Körper zu visualisieren, um einem behandelnden Arzt die Diagnose zu erleichtern und die Therapie zu optimieren. Das hier beschriebene Verfahren bezieht sich insbesondere auf die Darstellung der Funktion von Gelenken und insbesondere des Kiefergelenkes mit der pfannenartigen Gelenkgrube („Fossa”) und dem darin bewegten Kondylus.Different methods are known for visualizing anatomical conditions in the living body in order to make the diagnosis easier for a treating doctor and to optimize the therapy. The method described here relates in particular to the representation of the function of joints and in particular of the temporomandibular joint with the socket-like joint fossa ("fossa") and the condyle moved therein.

In diesem Zusammenhang ist aus dem Stand der Technik nach der DE 10 2012 104 912 A1 die anatomische und vor allem auch die funktionale kinematische Darstellung von Kiefergelenken in volumetrischen respektive in Oberflächen-Ansichten in drei Dimensionen bekannt.In this context, from the prior art according to the DE 10 2012 104 912 A1 The anatomical and above all the functional kinematic representation of temporomandibular joints in volumetric respectively in surface views known in three dimensions.

Darin ist ein Verfahren zum Erstellen eines virtuellen volumetrischen Kieferabbildes offenbart, wobei ein digitales volumetrisches, Unterkieferabbild in unterschiedlichen Stellungen gegenüber einem digitalen volumetrischen Oberkieferabbild dargestellt werden kann. Dabei wird mittels Kondylographie eine Bewegung aufgezeichnet und zum Erhalt einer Bewegungsaufzeichnung, insbesondere eines Kondylogramms, eine Vielzahl von Positionsdatensätzen über einen definierten Zeitraum erzeugt. Ein Positionsdatensatz beschreibt die reale räumliche Stellung des Unterkiefers gegenüber dem Oberkiefer zu einem bestimmten Zeitpunkt. Bei dem Verfahren werden die mehreren Datensätze auf der Grundlage eines ersten mit einem volumentomographischen Verfahren aufgenommenem Datensatzes unter Berücksichtigung der ermittelten und im Kondylogramm enthaltenen Bewegungsdaten rechnerisch „simuliert”.It discloses a method of creating a virtual volumetric jaw image wherein a digital volumetric lower jaw image may be displayed in different positions from a digital maxillary volumetric image. In this case, a movement is recorded by means of condylography and, in order to obtain a movement recording, in particular a condyle, a multiplicity of position data sets are generated over a defined period of time. A position data set describes the real spatial position of the lower jaw in relation to the upper jaw at a certain time. In the method, the plurality of data sets are computationally "simulated" on the basis of a first data set recorded by a volume tomographic method, taking into account the determined movement data contained in the condylarogram.

Problematisch ist jedoch, dass gerade Gelenkräume in drei Dimensionen vom Arzt nur mit Mühe beurteilt und entsprechend quantifiziert werden können, weil insbesondere die Krümmung der Fossa in zwei Raumrichtungen die Sicht verdeckt. Somit lassen sich im Rahmen der Diagnose wichtige Parameter im Kiefergelenk, wie die (kleinsten) Distanzen zwischen Kondylus und Fossa, während bestimmter Bewegungsabläufe, beispielsweise der Öffnungsbewegung des Unterkiefers, einer Vorschub- oder Seitwärtsbewegung, nur schwer ermitteln. Zudem Außerdem ist es mit dem Verfahren schwer, die für die Diagnose so wichtigen Symmetriebetrachtungen anzustellen. Schließlich möchte der behandelnde Arzt quantifizieren, wie die Dimensionen im direkten Vergleich zwischen links und rechts sind.However, the problem is that joint spaces in three dimensions can only be assessed by the physician with great difficulty and quantified accordingly, because in particular the curvature of the fossa in two spatial directions obscures the view. Thus, important parameters in the temporomandibular joint, such as the (smallest) distances between condyle and fossa, during certain movements, such as the opening movement of the lower jaw, a feed or sideways movement, can be difficult to determine. In addition, the method makes it difficult to make the symmetry considerations that are so important for diagnosis. Finally, the attending physician wants to quantify how the dimensions are in direct comparison between left and right.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr, ein mit einfachen Mitteln umzusetzendes Verfahren zur Darstellung von Gelenkfunktionen zu schaffen, an dem sich anatomische Besonderheiten und Fehlstellungen komfortabel feststellen lassen.The object of the present invention is now to provide a method to be implemented by simple means for the representation of joint functions, on which anatomical features and misalignments can be conveniently determined.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen genannt.This object is achieved by the method having the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments are mentioned in the subclaims.

Entsprechend Anspruch 1 liegt der Kern der Erfindung darin, in einem Bild mindestens zwei Schnittansichten aus der Bewegungssequenz jeweils zumindest eines Teiles der extrahierten Gewebsgrenze gemeinsam darzustellen. Dazu wird die Gewebsgrenze jeweils derselben anatomischen Struktur, insbesondere die Oberfläche des beweglichen Gelenkkopfes, aus einzelnen Datensätzen extrahiert und es werden zumindest Teile der extrahierten Gewebsgrenze für mehrere Datensätze der Bewegungssequenz auf dem Bildschirm in einer gemeinsamen Schnittansicht präsentiert. Dabei bedeutet das Merkmal „Teile der extrahierten Gewebsgrenze”, dass zum Zwecke der optimierten Darstellung nur die Abschnitte der Gewebsgrenze, insbesondere die sich in der starren Gelenkpfanne bewegende Oberfläche des Gelenkkopfes, dargestellt werden, die zu einem Erkenntnisgewinn beitragen.According to claim 1, the core of the invention is to represent together in one image at least two sectional views of the sequence of motion of at least a portion of the extracted tissue border together. For this purpose, the tissue border of the same anatomical structure, in particular the surface of the movable condyle, is extracted from individual data sets, and at least parts of the extracted tissue border for several data sets of the movement sequence are presented on the screen in a common sectional view. In this case, the feature "parts of the extracted tissue border" means that, for the purpose of optimized representation, only the sections of the tissue border, in particular the surface of the joint head moving in the rigid joint socket, are represented, which contribute to gaining knowledge.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich besonders vorteilhaft bei der Untersuchung der anatomischen Gegebenheiten eines Kiefergelenkes mit starrer Gelenkpfanne („Fossa”) und dem darin beweglichen Gelenkkopf („Kondylus”) einsetzen. Auch wenn sich die nachfolgende Beschreibung auf das Kiefergelenk konzentriert, so ist dieses doch nur beispielhaft für alle gleichartigen Gelenke zu verstehen.The method according to the invention can be used particularly advantageously in the examination of the anatomical conditions of a temporomandibular joint with a rigid socket ("fossa") and the flexible head ("condyle") movable therein. Although the following description focuses on the temporomandibular joint, this is only an example of all similar joints to understand.

Insbesondere sind bewegte Darstellungen der Kondyluskontur direkt in den DVT-Schichtbildern respektive den entsprechenden Simulationen darstellbar. Vorteilhafterweise werden für das linke und rechte Gelenk jeweils axiale, sagittale und koronale Schichten entlang der Hauptachsen gemeinsam auf einem Bildschirm angezeigt. Zu Zwecken der besseren Übersicht kann zusätzlich eine 3D-Ansicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, dargestellt werden. Durch die Schichtdarstellung kann das exakte räumliche Verhältnis zwischen Kondylus und Fossa für alle Bewegungen dargestellt werden. Dabei muss die Fossa nicht zwingend segmentiert werden, da die Fossa-Kontur in den DVT-Daten direkt sichtbar ist. Mit Hilfe von Messlinien kann der Abstand von Kondylus und Fossa zu jeder Zeit direkt in den Schichtansichten metrisch korrekt vermessen werden. Zudem sind Vergleiche zwischen linkem und rechtem Kiefergelenk möglich.In particular, moving representations of the condyle contour can be represented directly in the DVT slice images or the corresponding simulations. Advantageously, axial, sagittal and coronal layers along the major axes are displayed together on a screen for the left and right joints. For purposes of clarity, a 3D view, as known in the art, may also be presented. The layer representation shows the exact spatial relationship between the condyle and the fossa for all movements. The fossa does not necessarily have to be segmented because the Fossa contour in the DVT data is directly visible. With the aid of measuring lines, the distance between condyle and fossa can be measured metric correctly at any time directly in the slice views. In addition, comparisons between the left and right temporomandibular joint are possible.

Um den Abstand zwischen Kondylus und Fossa für eine Bewegung für jeden Punkt der Kondyle in Augenschein zu nehmen, muss sich der Behandler durch zwei Dimensionen bewegen. Um jeden Punkt der Kondyle im Bezug zur Fossa für eine Bewegungsseqzuenz sehen zu können, muss er sich in der zeitlichen Dimension entlang der Bewegungssequenz bewegen und beispielsweise abwechselnd einen Schritt in der Zeitdimension („nächsten/vorherigen Bewegungsschritt anzeigen”) tun. Er kann auch in der örtlichen Dimension durch die Schichtansichten scrollen und sich die nächste und die vorherige Schicht anzeigen lassen. Diese Vorgehensweise ist mühsam. Dabei kann er sich.To examine the distance between the condyle and fossa for movement for each point of the condyle, the practitioner must move through two dimensions. To be able to see each point of the condyle in relation to the fossa for a motion sequence, he must move along the sequence of movements in the time dimension and, for example, alternately do one step in the time dimension ("display next / previous movement step"). He can also scroll through the layer views in the local dimension and view the next and previous layers. This procedure is tedious. He can do that.

Um das jeweils zu vereinfachen, schlägt die Erfindung zwei Arten der „Verdichtung” vor. Erfindungsgemäß kann eine Verdichtung der Zeitdimension in einer einzelnen Ansicht (Konturenschar/Konvexe Hülle) und/oder eine Verdichtung der Ortsdimension in einer einzelnen Ansicht (Schichtansicht bzw. spezielle Projektionsansicht) erfolgen.In order to simplify this, the invention proposes two types of "compaction". According to the invention, a compression of the time dimension can take place in a single view (contours / convex hull) and / or a compression of the spatial dimension in a single view (layer view or special projection view).

Verdichtung der Zeitdimension:Consolidation of the time dimension:

Dabei wird die Zeitdimension einer Bewegungssequenz in eine einzelne statische Ansicht verdichtet. Dies geschieht durch die Darstellung einer Konturenschar, respektive deren Einhüllender über die Zeit. Dadurch kann der Benutzer in einer fließenden Bewegung hin- und her scrollen und sieht innerhalb von Sekunden das räumliche Verhältnis der Grenzflächen zwischen Kondyle und Fossa für die gesamte Bewegungssequenz. Die Konturenschar innerhalb der konvexen Hülle kann insbesondere folgendermaßen parametrisiert werden: Die Konturen haben konstante „Abstände” entweder in der Zeitdimension oder in der Ortsdimension. Durch eine solche äquidistante Darstellung kann der Behandler Asymmetrien im direkten Vergleich zwischen linkem und rechtem Kiefergelenk erkennen. Durch die Berechnung der konvexen Hülle werden auch Bewegungsanteile, die senkrecht zur Schichtansicht stehen, berücksichtigt.The time dimension of a motion sequence is condensed into a single static view. This is done by the representation of a set of contours, respectively their envelope over time. This allows the user to scroll back and forth in a fluid motion, and sees within seconds the spatial relationship between the condyle-fossa interfaces for the entire sequence of motion. The set of contours within the convex hull can in particular be parameterized as follows: The contours have constant "distances" either in the time dimension or in the spatial dimension. Such an equidistant representation enables the practitioner to recognize asymmetries in the direct comparison between the left and right temporomandibular joint. The calculation of the convex hull also takes into account motion components that are perpendicular to the layer view.

Verdichtung der Ortsdimension:Compaction of the spatial dimension:

Dabei wird die Ortsdimension in einer einzigen Ansicht verdichtet und dadurch eine Projektionsansicht hergestellt. Diese Projektionsansicht ist erfindungsgemäß dergestalt, sodass die konvexe Hülle der Fossakontur möglichst gut zu erkennen ist. Das ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Projektionsrichtung senkrecht auf der Normalenrichtung der Knochenkonturen steht. Mit der Composite-Funktion werden diejenigen Voxel stärker gewichtet, deren Skalarprodukt zwischen Projektionsvektor und Normalenvektor auf Knochengrauwertelevel (ISO) respektive auf Segmentierungsmaskenlevel nahe an 0° ist. Alternativ kann der Gradient anstatt der Normalen herangezogen werden, insbesondere der Anteil des Gradienten, der in Richtung des Projektionsvektors zeigt. In einer ersten Variante werden nur Teile der Kondyluskontur in die Schicht projiziert. In einer zweiten Variante werden auch Teile der (implizit sichtbaren) Fossakontur in die Schicht projiziert.The spatial dimension is condensed in a single view, producing a projection view. According to the invention, this projection view is such that the convex hull of the fossa contour can be recognized as well as possible. This is the case, for example, when the projection direction is perpendicular to the normal direction of the bone contours. With the composite function, those voxels whose scalar product between the projection vector and the normal vector at bone gray scale level (ISO) or at segmentation mask level is close to 0 ° are weighted more heavily. Alternatively, the gradient can be used instead of the normal, in particular the proportion of the gradient which points in the direction of the projection vector. In a first variant, only parts of the condyle contour are projected into the layer. In a second variant, parts of the (implicitly visible) fossa contour are projected into the layer.

Vorteilhafterweise werden im Projektionsbild die Punkte aus unterschiedlichen Tiefen sowohl von der Fossa als auch der Kondyle höher gewichtet, die während einer Bewegungssequenz den kleinsten Abstand zueinander haben.Advantageously, in the projection image, the points from different depths of both the fossa and the condyle are weighted higher, which have the smallest distance to each other during a motion sequence.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Ansicht entlang beider Dimensionen, mithin entlang der Zeitdimension als auch entlang der Ortsdimension verdichtet wird. Auf diese Weise kann das Verhältnis zwischen Kondylus und Fossa für eine Bewegungssequenz in einem einzigen Bild angezeigt werden.It is particularly advantageous if the view is compressed along both dimensions, hence along the time dimension as well as along the location dimension. In this way, the relationship between condyle and fossa for a motion sequence can be displayed in a single image.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform wird ein bestimmter Bereich auf der (dreidimensionalen) Oberfläche von Kondylus und/oder Fossa herausgegriffen. Für die Verdichtung sowohl in zeitlicher als auch in örtlicher Dimension werden dann nur markierte Bereiche berücksichtigt. In dieser Weise kann der Fokus auf bestimmte Bereiche des Kiefergelenkes gelegt werden.In another advantageous embodiment, a specific area on the (three-dimensional) surface of the condyle and / or fossa is picked out. For the compaction in temporal as well as local dimension then only marked areas are considered. In this way, the focus can be placed on specific areas of the temporomandibular joint.

In einer weiteren Ausführungsform „folgt” die planare Schicht dem Kondylus über die Zeit: Da der Kondylus auch Bewegungen senkrecht zur eingestellten Schichtansicht und Rotationen vollzieht, verändert die in der Schicht angezeigte Schnittkontur zwischen Kondylus und Schichtebene während der Bewegungssequenz ihre Form. Deshalb wird vorteilhafterweise eine Möglichkeit geschaffen, die Lage und Ausrichtung der Schichtansicht dem Kondylus während der Bewegungssequenz anzupassen. Das geschieht dergestalt, dass die Schichtansicht alle Rotationen sowie alle orthogonal zur Schicht verlaufenden Translationen des Kondylus mitvollzieht. Dadurch ist der behandelnde Arzt in der Lage, alle auf der Kontur befindlichen Punkte während des gesamten Bewegungsablaufes im Verhältnis zur Fossa zu beurteilen, ohne dass die Punkte aus dem Sichtfeld laufen.In another embodiment, the planar layer "follows" the condyle over time: Since the condyle also makes movements perpendicular to the set slice and rotations, the sectional contour between the condyle and the slice shown in the slice changes shape during the motion sequence. Therefore, it is advantageously possible to adapt the position and orientation of the slice view to the condyle during the motion sequence. This happens in such a way that the slice view covers all rotations as well as all translations of the condyle orthogonal to the slice. As a result, the treating physician is able to judge all points on the contour during the entire movement sequence in relation to the fossa, without the points running out of the field of vision.

Im Normalfall, in dem sich die Schicht nicht mitbewegt „folgt” die planare Schicht allerdings der Fossa über die Zeit: In diesem Fall steht die Fossa im Bezug zur Schnittebene fest und der Behandler ist in der Lage, bestimmte Punkte auf der Fossa über die gesamte Bewegungssequenz zu sehen, ohne dass sie aus dem Sichtfeld laufen.However, in the normal case where the layer does not move, the planar layer "follows" the fossa over time: in this case, the fossa is fixed in relation to the section plane and the practitioner is able to locate certain points on the fossa to see the entire sequence of movements without them being out of sight.

In einer weiteren Ausführungsform wird typischerweise für die Sagittalebene Darstellung eine gekrümmten Schichtebene dargestellt: So beschreibt der eine Kondylus besonders bei Seitschub des Unterkiefers eine Bewegung, die auf einer Kurve liegt. Wird der Unterkiefer seitlich nach links geschoben, vollzieht der rechte Kondylus in einer Laterotrusion eine Bewegung, die auf einer einem gekrümmten Pfad liegt, der zur linken Gesichtsseite gekrümmt ist. Der Kondylus vollzieht dabei eine Bewegung, die eine Kombination von Translation und Rotation ist. Anstatt nun eine planare Schicht als Ganzes Mitwandern zu lassen, wird in dieser erfindungsgemäßen Variante eine gebogene Schichtansicht dergestalt gezeigt, dass erneut der Schnitt zwischen Kondylus und (gebogener) Schicht als Kontur konstanter Form dargestellt wird. Der rotatorische Anteil der Kondylusbewegung wird gewissermaßen durch die Krümmung der Ebene kompensiert. Diese Art der Darstellung ist vor allem dann vorteilhaft, wenn der Kondylus gleichzeitig eine Bewegung lateral zur Ebene vollzieht.In a further embodiment, a curved layer plane is typically illustrated for the sagittal plane representation: Thus, the one condyle describes a movement, which lies on a curve, especially in lateral thrust of the lower jaw. When the lower jaw is pushed laterally to the left, the right condyle makes a laterotrusion movement on a curved path that curves to the left side of the face. The condyle makes a movement that is a combination of translation and rotation. Instead of allowing a planar layer to migrate as a whole, in this variant according to the invention, a curved layer view is shown in such a way that again the section between the condyle and the (curved) layer is represented as a contour of constant shape. The rotatory part of the condyle movement is compensated to a certain extent by the curvature of the plane. This type of presentation is particularly advantageous when the condyle simultaneously performs a movement laterally to the plane.

Eine alternative Darstellung zeigt eine gekrümmte Ebene, die so verläuft, dass in ihr die kürzesten Abstände zwischen Kondyle und Fossa für eine Bewegungssequenz sichtbar sind, ohne sie projizieren zu müssen. Durch die gekrümmte Ebene wird nicht erreicht, dass die Form der dargestellten Kontur konstant ist, sondern dass der Abstand zwischen den angezeigten Punkten minimal ist. Diese Ansicht wird dann möglich, wenn die Fossa ebenfalls segmentiert ist.An alternative illustration shows a curved plane that runs in such a way that the shortest distances between the condyle and the fossa for a sequence of movements are visible without having to project them. The curved plane does not achieve that the shape of the illustrated contour is constant, but that the distance between the displayed points is minimal. This view becomes possible if the fossa is also segmented.

In einer weiteren Ausführungsform wird eine Gelenkscheibe („Diskus”) zwischen Kondylus und Fossa angezeigt. Form und Lage des Diskus sind aus den DVT-Daten selbst nicht unmittelbar ersichtlich, können aber aus Form und Lage von Kondylus und Fossa zueinander (über die Zeit) mittelbar geschlossen werden. Die folgenden Daten geben Aufschluss über Form und Lage des Diskus über die Zeit. i) Position von Kondyle und Fossa über die Zeit. Hierbei muss der Diskus irgendwo dazwischen liegen; ii) Bewegungsdaten, insbesondere auch Sprünge in den Bewegungsdaten, aus denen man Verschiebungen des Diskus mit hoher Beschleunigung ableiten kann; iii) Weitere Bildgebende Daten wie beispielsweise Ultraschall, MR-Daten, in denen Form und Lage des Diskus unmittelbar zu sehen sind. Anhand dieser Daten kann eine Schätzung oder eine Wahrscheinlichkeitsverteilung angezeigt werden, wo der Diskus liegt oder mit welcher Wahrscheinlichkeit er sich in einem Bereich zwischen Kondylus und Fossa befindet.In another embodiment, a flexible disc ("discus") is displayed between the condyle and the fossa. The form and position of the discus are not immediately apparent from the DVT data itself, but can be indirectly deduced from the shape and position of the condyle and fossa (over time). The following data provide information about the form and location of the discus over time. i) Position of condyle and fossa over time. Here the discus must be somewhere in between; ii) motion data, in particular jumps in the motion data, from which one can derive shifts of the disc with high acceleration; iii) Further imaging data such as ultrasound, MR data, in which the shape and position of the disc can be seen directly. From this data, an estimate or a probability distribution can be displayed, where the discus is located or with what probability it is in an area between condyle and fossa.

Während in einer ersten Variante lediglich die Kondylen segmentiert sind, sind in einer zweiten Variante auch die Fossae segmentiert. Wenn das der Fall ist, lassen sich automatisch Stellen finden, an denen die Distanz zwischen Kondylus und Fossa für eine Bewegungssequenz minimal sind.While only the condyles are segmented in a first variant, the fossae are segmented in a second variant. If this is the case, you can automatically find places where the distance between the condyle and fossa is minimal for a sequence of motion.

Im Übrigen können weitere Eigenschaften der Bewegung durch Variierung der Darstellung der Kontur(en) respektive der Konvexen Hülle angezeigt werden: Beispielsweise ist es beispielsweise durch entsprechende Farbdarstellung möglich anzuzeigen, welcher Teil der Bewegungssequenz zur Öffnungsbewegung und welcher Teil zur Schließbewegung gehört. Es können auch nur die Konturen der Schar angezeigt, die zu der Vorwärts- respektive zur Rückwärtsbewegung gehören oder es wird eine konvexe Hülle in einer ersten Farbe für die Vorwärtsbewegung und eine konvexe Hülle in einer zweiten Farbe für die Rückwärtsbewegung zangezeigt. Solche Ansichten sind von Vorteil, weil Krankeitsbilder mitunter durch die Diskrepanz zwischen öffnender und schließender Bewegung erkennbar werden.Incidentally, further properties of the movement can be displayed by varying the representation of the contour (s) or the convex hull: For example, it is possible to indicate by appropriate color representation which part of the sequence of movements belongs to the opening movement and which part belongs to the closing movement. Also, only the contours of the blade belonging to the forward or backward movement may be displayed or a convex hull in a first color for forward movement and a convex hull in a second color for the backward movement are shown. Such views are advantageous, as symptoms of illness sometimes become discernible through the discrepancy between opening and closing movement.

In einer weiteren Ausführungsform werden die (maximalen) rotatorischen und (maximalen) translatorischen Anteile durch Farbdarstellung auf der konvexen Hülle angezeigt: So kann die konvexe Hülle beispielsweise rot dargestellt werden, wenn der beitragende Punkt des Kondylus eine maximale Geschwindigkeit, maximale Beschleunigung, maximale Winkelgeschwindigkeit (Rotation) oder maximale Winkelbeschleunigung vollführt.In a further embodiment, the (maximum) rotational and (maximum) translational components are displayed in color on the convex hull: For example, the convex hull may be displayed in red when the contributing point of the condyle is a maximum velocity, maximum acceleration, maximum angular velocity ( Rotation) or maximum angular acceleration.

Wenn der Nutzer mit dem Mauszeiger über einem Punkt auf der konvexen Hülle schwebt, kann die Kontur angezeigt werden, die einen Beitrag für diesen Punkt liefert, wobei an einigen Punkte auch mehrere Konturen einen Beitrag leisten können.If the user hovers with the mouse pointer over a point on the convex hull, the contour can be displayed, which provides a contribution for this point, whereby at some points also several contours can contribute.

Auch ist eine Darstellung der Symmetrie der Kondylusbewegungen im Vergleich zwischen links und rechts vorzugsweise durch ein Farbsprektrum (blau: kleine Symmetrieunterschiede, rot: große Symmetrieunterschiede) möglich.Also, a representation of the symmetry of the condyle movements in the comparison between left and right is preferably possible by means of a color spectrum (blue: small differences in symmetry, red: large differences in symmetry).

Dabei werden entweder nur die Unterschiede der reinen Bewegung zwischen links und rechts gezeigt oder es werden die Unterschiede der Kondylusform zwischen links und rechts gezeigt. Es können auch die Unterschiede zwischen bewegten Kondylen, mithin die Unterschiede zwischen den zeitlich konvexen Hüllen gezeigt werden. Diese Ansicht funktioniert besonders gut in drei Dimensionen, in denen anstatt der Schnitte die (farbig dargestellten) Oberflächen der konvexen Hüllen unmittelbar gezeigt werden.In this case, either only the differences of the pure movement between left and right are shown or the differences of the condyle between left and right are shown. It is also possible to show the differences between moving condyles, and thus the differences between the temporally convex hulls. This view works particularly well in three dimensions, in which the (colored) surfaces of the convex hulls are directly shown instead of the cuts.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 bis 3 näher beschrieben. Es zeigen:The invention will be described below with reference to 1 to 3 described in more detail. Show it:

1 Schnittansichten auf einem Bildschirm, 1 Section views on a screen,

2(a-d) eine Konturenschaar mit konvexer Hülle und 2 (ad) a contours with convex hull and

3(a-d) die Bewegung eines Punktes. 3 (ad) the movement of a point.

1 zeigt den CMD-Arbeitsbereich (Craniomandibuläre Dsyfunktion) auf einem Bildschirm, auf dem zur Übersicht eine 3D-Ansicht 1, sowie jeweils drei Schichtansichten des linken und rechten Kiefergelenkes entlang der Volumenhauptachsen (axial, sagittal und koronaler Schnitt) dargestellt sind. Die Konturlinien 20 (durchgehende Linie) in den Schichtansichten zeigen die Lage der Kondylen während der DVT-Aufnahme. In der gemeinsamen Schnittansicht sind die Teile der extrahierten Gewebsgrenzen für zwei Datensätze für die beiden Extremstellungen dargestellt. Im vorliegenden Fall sind komplementäre gemeinsame Schnittansichten, nämlich coronale und sagittale gemeinsam auf dem Bildschirm dargestellt. 1 shows the CMD work area (Craniomandibular Dysfunction) on a screen with a 3D view of the overview 1 , and in each case three slice views of the left and right temporomandibular joint along the major axial axes (axial, sagittal and coronal section) are shown. The contour lines 20 (solid line) in the slice views show the location of the condyles during the DVT scan. The common sectional view shows the parts of the extracted tissue boundaries for two sets of data for the two extreme positions. In the present case, complementary common sectional views, namely coronal and sagittal, are shown together on the screen.

Die Konturlinien 30 (unterbrochene Linie) in den Schichtansichten zeigen hingegen die aktuelle Lage der Kondylen während einer Bewegung. Wird die individuelle Kieferbewegung als Animation abgespielt, bewegen sich die Konturen der Kondylen in Echtzeit relativ zu den Fossae. Für jede einzelne Kondylusstellung einer Bewegung können die Abstände zwischen der aktuellen Lage des Kondylus (Konturlinien 20) und der Fossa (sichtbar in den DVT-Daten) metrisch korrekt vermessen werden. In der Schnittansicht ist eine Bewegungslinie 10 dargestellt, welche die Bewegung eines definierten Punktes 40 über die komplette Bewegungssequenz repräsentiert.The contour lines 30 (broken line) in the slice views, however, show the current position of the condyles during a movement. When the individual jaw movement is played as an animation, the contours of the condyles move in real time relative to the fossae. For each individual condyle position of a movement, the distances between the current position of the condyle (contour lines 20 ) and the fossa (visible in the DVT data) are metric correctly measured. In the sectional view is a line of movement 10 representing the movement of a defined point 40 represented over the complete motion sequence.

2 zeigt die Verdichtung entlang der Zeitdimension durch Anzeigen einer Konturenschar und deren konvexen Hülle. 2a: Kondylus 1 und Fossa 2 in räumlicher Relation am Anfang einer Bewegungssequenz. 2b: Kondylus 1 und Fossa 2 in räumlicher Relation am Ende einer Bewegungssequenz. 2c: Anzeige einer weiteren Kondylusposition mit den anderen Konturen als Konturenschar 4. 2d: Anzeige der konvexen Hülle 5 über die Zeit. Die konvexe Hülle zeigt die Grenzfläche des Kondylus für eine Bewegungssequenz. Die Konturenschar im inneren der Hülle kann zeitlich oder örtlich äquidistant dargestellt werden. Bei gleichbleibender Geschwindigkeit (Beschleunigung = null) der Kondyle sind zeitlich und örtlich äqudistante Darstellungen gleich. Bei Beschleunigung = null differieren die Konturenscharen der beiden Darstellungsarten. Im vorliegenden Fall ist der obere Rand des Kondylus ist als Teil der extrahierten Gewebsgrenze für mehrere Datensätze der Bewegungssequenz in einer einzigen Überlagerung präsentiert werden. 2 shows the compression along the time dimension by displaying a set of contours and their convex hull. 2a : Condyle 1 and fossa 2 in spatial relation at the beginning of a movement sequence. 2 B : Condyle 1 and fossa 2 in spatial relation at the end of a movement sequence. 2c : Display of another condyle position with the other contours as a set of contours 4 , 2d : Display of the convex hull 5 over time. The convex hull shows the interface of the condyle for a sequence of motion. The contours in the interior of the shell can be displayed equidistant in time or place. At constant speed (acceleration = zero) of the condyle equidistant time and place representations are the same. With acceleration = zero, the contours of the two types of representation differ. In the present case, the upper edge of the condyle is presented as part of the extracted tissue boundary for multiple sets of motion sequence in a single overlay.

In 3 ist das Zustandekommen einer Spur 7 gezeigt. Die Spur 7 zeigt die Bewegung eines ausgezeichneten Punktes 6 für die Bewegungssequenz an. Dieser ausgezeichnete Punkt 6 kann anhand irgendeiner Stellung aus der Bewegungssequenz festgelegt werden. Punkt 6 und Spur 7 sind projiziert, werden demnach auch angezeigt, wenn sich Teile vor und/oder hinter der Schicht befinden. Der ausgezeichnete Punkt 6 muss sich nicht unbedingt auf der Kontur befinden, sondern kann völlig frei gewählt werden.In 3 is the formation of a trace 7 shown. The track 7 shows the movement of an excellent point 6 for the motion sequence. This excellent point 6 can be determined from any position in the sequence of motion. Point 6 and track 7 are projected, so are also displayed when parts are in front of and / or behind the layer. The excellent point 6 does not necessarily have to be on the contour, but can be chosen completely freely.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012104912 A1 [0003]

Claims

A method for displaying anatomical conditions in a joint comprising a joint socket and a joint head movable therein, wherein a plurality of data sets each containing volume data of the joint, each record represents a different snapshot in a movement sequence of the joint, characterized in that from individual data sets a tissue border respectively the same anatomical structure, in particular the surface of the movable condyle, and that at least parts of the extracted tissue boundary for a plurality of data sets of the movement sequence are presented on a screen in a common sectional view.

A method according to claim 1, characterized in that in the common sectional view, the parts of the extracted tissue boundaries for two data sets, in particular for the two extreme positions, are shown.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that in the sectional view, a line of movement is represented, which represents the movement of a defined point over the entire sequence of movements.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that several in particular complementary joint sectional views, in particular coronal and / or sagittal, are displayed together on the screen.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the parts of the extracted tissue boundary are presented for a plurality of data records of the motion sequence in a single overlay.

A method according to claim 5, characterized in that the parts of the extracted tissue border are presented in the manner of a borderline curve enveloping the motion sequence.

A method according to claim 5 or 6, characterized in that the parts of the tissue boundary each extracted from the same two-dimensional section within the respective data set and presented as a common enveloping limit curve ("contour") on the screen.

A method according to claim 7, characterized in that the limit curves ("contours") of a plurality of different cuts are available and form a three-dimensional boundary surface on the basis of the contours, on which the user can move virtually in two-dimensional sections on the screen.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least parts of the three-dimensional boundary surface are superimposed in a sectional plane by projection and displayed to the user as a projection view on the screen.

A method according to claim 9, characterized in that for the preparation of the projection view, the projection direction is perpendicular to the normal direction of the bone structure.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the plurality of data records were generated on the basis of a first recorded by volume tomographic method data set, wherein the further data records from the first data set were mathematically simulated taking into account determined motion data.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the anatomical conditions in a temporomandibular joint with rigid socket ("fossa") and the movable therein condyle ("condyle") are shown.