AT516896B1

AT516896B1 - Kniepositioner

Info

Publication number: AT516896B1
Application number: ATA92/2015A
Authority: AT
Inventors: Dr Nehrer Stefan
Original assignee: Braincon Handels Gmbh
Priority date: 2015-02-19
Filing date: 2015-02-19
Publication date: 2019-04-15
Also published as: WO2016131073A1; US20180168521A1; AT516896A1

Abstract

Einrichtung zur exakten, wiederholbaren Positionierung der Schienbeine und der Kniegelenke des radiologisch zu diagnostizierenden Testsubjekts in sagittaler, transversaler, sowie frontaler Ebene, gegenüber der Achse eines Röntgenstrahls (27), wobei für jedes Bein jeweils eine Führung (15, 16), zwei Anlegesensoren (13) und ein drehbares Fußteil (10) vorgesehen sind, wobei der durch die Führung (15, 16) vorgegebene Schienbein-Inklinationswinkel durch die zwei Anlegesensoren (13), die durch die vordere Schienbeinkante (29) bei vollständigen Kontakt gleichzeitig auslösbar sind, überwachbar ist und die Rotation des Fußes durch das drehbare Fußteil (10) vorgebbar ist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur exakten, wiederholbaren Positionierung der Schienbeine und der Kniegelenke des radiologisch zu diagnostizierenden Testsubjekts in sagittaler, transversaler, sowie frontaler Ebene, gegenüber der Achse eines Röntgenstrahls.

[0002] Viele Knieröntgenaufnahmen werden im Stehen durchgeführt, da die Beine bzw. Knie durch das Körpergewicht belastet sind und erst dadurch sinnvolle medizinische Beurteilungen etwa des Kniespaltes zur Beurteilung von Arthrosen erfolgen können. Dabei wird dem Patienten die richtige Haltung und Position instruiert und das Bild wird aufgenommen. Es ist jedoch nahezu unmöglich das Knie freistehend in einer exakten Position zu halten und zudem noch völlig bewegungslos zu bleiben.

[0003] Zudem wurde durch Studien belegt, dass - wie in Fig. 5 gezeigt die menschliche Tibia 29 an ihrem Gelenkskopf zum Femur 25 zur Kniekehle hin abfällt (Posterale Tibiaplateauneigung). Dieser Abfall hat im Durchschnitt einen Winkel von durchschnittlich 10°. Daher wäre es ratsam das Knie in einer um 10 vorwärtsgeneigten Position aufzunehmen (siehe Winkel a in Fig. 5) um den Gelenkspalt optimal, wobei die Röntgenstrahlachse parallel zum Gelenkspalt ist, aufzunehmen. Darauf wird in der Praxis nur selten geachtet.

[0004] Diese Gründe führen dazu, dass Gelenkspaltanalysen des Knies eine sehr hohe Messungenauigkeit aufweisen, denn schon geringe Änderungen in der Perspektive haben meist eine gravierende Auswirkung im Messwert des Gelenkspalts. Auch die minimalen Bewegungsartefakte, welche freistehend nicht zu vermeiden sind, führen zu mehr oder weniger starken Unschärfeerscheinungen am Röntgenbild was sowohl visuell als auch für automatische Algorithmen eine erschwerte Auswertung zur Folge hat.

[0005] Diese Probleme adressierend wurden bereits einige Produkte entwickelt. Die „Gehaltene Aufnahme“ von Telos ist ein Stabilisierungsgerät für liegende Aufnahmen. Es bietet vielfältige Möglichkeiten, verschiedene Körperteile in bestimmten Positionen zu stabilisieren. Durch drei Fixierungspunkte ist eine gute Stabilisierung gewährleistet. Jedoch ist das Gerät nur bei liegenden Aufnahmen anwendbar. Speziell Untersuchungen des Gelenkspalts erfordern aber eine stehende Aufnahme, da dieser unter Belastung zusammengedrückt wird und so reproduzierbar analysiert werden kann. Während dem Liegen kann die Höhe des Gelenkspalts durch die Elastizität der Bänder deutlich variieren. Eine ähnliche Vorrichtung ist z.B. in DE 36 09 535 A1 gezeigt.

[0006] Ein weiteres Produkt, das eine standardisierte Knieaufnahme anstrebt, ist SynaFlexer von Synarc. Es ist für stehende Aufnahmen gedacht und besteht aus einer Plexiglasform, die vor den Detektor geschoben werden soll. Der Patient lehnt sich während der Aufnahme mit seinem Knie gegen die Plexiglaswand. Dadurch gelangt er automatisch in eine Position in der er einen Tibia Inklinationswinkel nach vorne aufweist. Zusätzlich wird der Röntgenstrahlwinkel so angepasst, dass er 10° abwärtsgeneigt verläuft. Dadurch entsteht jedoch eine Verzerrung am Detektor, welcher senkrecht bleibt. Außerdem haben Studien wie bereits erwähnt gezeigt, dass das menschliche Tibiaplateau standardmäßig mit 10° rückwärts abfällt. Um optimale Bilder für eine Gelenkspaltuntersuchung zu erhalten muss die Röntgenstrahlachse parallel zum Gelenkspalt verlaufen, was im Fall von SynaFlexer nicht zutrifft. Auch verläuft in der Mitte der Plexiglaswand eine Stabilisierungsschiene, welche im Röntgenbild sichtbar ist.

[0007] In der CA 1 165 473 A1 und DE 100 56 798 A1 sind ebenfalls Positionierungsvorrichtungen für aufrecht stehende Personen gezeigt.

[0008] Vorgesehene Aufgabe der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es daher, bei einer Knieröntgenaufnahme sicherzustellen, dass das Gelenk in einer standardisiert, fixierten Position erfasst wird, wobei den physiologischen Besonderheiten des menschlichen Knies Rechnung getragen wird und dadurch die Reproduzierbarkeit und Auswertungsgüte deutlich zu erhöhen.

[0009] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erzielt, dass für jedes Bein jeweils eine Führung, zwei Änlegesensoren und ein drehbares Fußteil vorgesehen sind, wobei der durch die Führung vorgegebene Schienbein-Inklinationswinkel durch die zwei Anlegesensoren, die durch die vordere Schienbeinkante bei vollständigen Kontakt gleichzeitig auslösbar sind, überwachbar ist und die Rotation des Fußes durch das drehbare Fußteil vorgebbar ist.

[0010] Die erfindungsgegenständliche Einrichtung wurde entwickelt, um dem Patienten bei Knieröntgenaufnahmen zu helfen, ruhig in der optimalen Position stehen zu können.

[0011] Gemäß einer Fortbildung der Erfindung kann die erfindungsgemäße Einrichtung auf mehrere Körperausprägungen des Testsubjekts anpassbar sein, wobei der Schienbein- Inklinationswinkel in einem Bereich von 0° bis 25° und die Rotation des Fußes in einem Bereich von -20° bis +20° einstellbar sind.

[0012] Die optimale Position erfordert einen Schienbein- Inklinationswinkel von standardmäßig 10° (siehe Fig. 5 - Winkel a). Dieser kann aber je nach Tibiaplateauausprägung des Patienten auch stufenweise angepasst werden. Zusätzlich wird durch die Fixierung des Gelenks auch eine Rotation desselben verhindert.

[0013] Die Achse des Röntgenstrahls kann dabei bevorzugt so orientiert sein, dass dieser bei posterior-anterior (PA) Röntgenaufnahmen kniekehlenseitig eintritt und kniescheibenseitig austritt, wo dieser auf einen Detektor eines Röntgengerätes trifft.

[0014] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Anlegesensoren als mechanische oder elektro-mechanische Taster, Endschalter, Druckschalter, als induktive, resistive oder kapazitive Näherungsschalter oder als Lichtschranke ausgeführt sein.

[0015] Zur besseren Bedienung kann weiters vorgesehen sein, dass die Einrichtung bei richtiger Positionierung des Testsubjekts eine Rückmeldung durch einen oder mehrere Signalgeber in Form von Licht, Schall etc. liefert, welches vom Radiologiepersonal wahrgenommen werden kann oder einen Schaltkontakt zur Freigabe einer Röntgenaufnahme auslöst.

[0016] Insbesondere kann es gemäß einer weiteren Variante der Erfindung vorgesehen sein, dass das/die Signale für die Positionierung des linken und des rechten Beines in Intervall (Blink-Tontaktung), und/oder Frequenz (Lichtfarbe/Tonhöhe) unterschiedlich sind.

[0017] Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann das drehbare Fußteil durch einen oder mehrere Hut-Schlitzzapfen mit einer Bodenplatte verbindbar und damit leicht austauschbar sein, wodurch ein ein- oder beidbeiniger Einsatz möglich ist.

[0018] Um eine Beeinträchtigung der Röntgenaufnahmen durch mechanische Teile der erfindungsgemäßen Einrichtung zu vermeiden, können Baugruppen, insbesondere die Führung und Auflagemodule, die im Bereich der Achse des Röntgenstrahles liegen, aus für Röntgenstrahlung transparatem Material ausgeführt sein.

[0019] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung eingehend erläutert. Es zeigt dabei [0020] Fig. 1 ein Diagramm zur Reproduzierbarkeit von Messungen an Röntgenaufnahmen mit und ohne einer erfindungsgemäßen Einrichtung; [0021] Fig.2 eine Draufsicht auf eine Bodenplatte einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung; [0022] Fig. 3 eine teilweise Schrägrissansicht der erfindungsgemäßen Einrichtung von hinten und oben; [0023] Fig. 4 eine teilweise Schrägrissansicht der erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß Fig. 3 von vorne und unten und [0024] Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer Röntgenaufnahmeanlage mit positionierten Knochen im Kniebereich eines Menschen.

[0025] Der Fixierungsaufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung hat eine metallene Bodenplatte (Fig. 2) als Basis, welche Einraste- und Andockaussparungen in Form von einem Hut-

Schlitzzapfen 2, 4 jeweils für den rechten und linken Fußteil aufweist. In diese Aussparungen können Positionierungsvorrichtungen (Fig. 3, 4) eingesetzt und ausgerichtet werden. Die Vorrichtungen - je eine für Links und Rechts - bestehen aus einer Fußplatte 10, welche in die Bodenplatte (Fig. 2) angedockt werden kann, einer Fußschlaufe 18 zum Fixieren des Fußes, zwei Führungsstangen 16 und dem daran befestigten Anlegemodul 8 inklusive Fixierungsschlaufe 15 für den Unterschenkel.

[0026] Die Fußplatten 10 sind auch für sehr große Fußgrößen dimensioniert und können stufenweise rotiert werden, um der individuellen Außenrotation der Patientenfüße zu entsprechen. Einstellbar sind Winkel von -20° bis 20° (Bezugszeichen 1 und 3) in Schritten, z.B. 5°.

[0027] Die Fußschlaufen 18 sind direkt an den Fußplatten 10 angebracht und sind durch einen Klettverschluss variabel fixierbar ohne als unangenehm empfunden zu werden.

[0028] Um die Neigung der Führungsstangen 16 einstellen zu können und die nötige Stabilität dieser sicherzustellen, sind sie doppelt an den Fußplatten 10 fixiert, wobei eine hintere Fixierung 12 fix ist und eine vordere Fixierung 11 stufenweise angepasst werden kann, um den Neigungswinkel zu ändern. Einstellbar sind z.B. 0, 10 und 15° (Bezugszeichen 22).

[0029] Die Anlegemodule 8 sind direkt an den Führungsstangen 16 angebracht und können mit Klemmschrauben 14 stufenlos in der Höhe verstellt werden, um an eine große Vielfalt an Körpergrößen angepasst werden zu können. In die Module 8 sind als Anlegesensoren Drucktaster 13 integriert. Wird Druck auf diese Sensoren ausgeübt, lösen sie zwei weitere Elemente des Moduls als Signalgeber aus: einen akustischen Signalton, und ein farbiges Lichtsignal von LEDs. Dadurch erhält man eine Rückmeldung wenn die vordere Schienbeinkante im durch die Anlegemodule vorgegebenen Winkel korrekt anliegt. Die Tonhöhen und Leuchtfarben sind für die beiden Körperseiten unterschiedlich gewählt um erkennen zu können, ob beide oder nur ein Bein in der korrekten Aufnahmeposition sind. Optional wird ein Schalter aktiviert, der einen Freigabemechanismus für die Röntgenaufnahme unterstützt.

[0030] Die Konstruktionsteile, die sich im Bereich des Röntgenstrahls befinden, d.h. die Anle-gemodule 8 und die Führungsstangen 16 sind aus für Röntgenstrahlung transparentem Material wie etwa GFK, CFK oder Kunststoffen wie etwa PP, PEEK,... gefertigt.

[0031] Die Fixierungsschlaufen 15 für die Unterschenkel sind genauso als Klettverschluss ausgeführt wie jene für die Füße.

[0032] Durch wissenschaftliche Auswertungen konnte belegt werden, dass die Reproduzierbarkeit unter Zuhilfenahme des Kniepositioners drastisch ansteigt und einen Level erreicht der zuverlässige Verlaufsanalysen des Gelenks ermöglicht.

[0033] Dazu wurden AP-Knieröntgenaufnahmen von Patienten unter folgenden Rahmenbedingungen gemacht: a.) freistehend mit dem Auftrag etwas in die Knie zu gehen, damit ca. 10% Schienbeininklination zu erreichen und dabei mit der Kniescheibe den Detektor zu berühren b.) mit einem Kniepositioner mit 10% Schienbeininklination, mit dem Hinweis mit dem Schienbein gleichmäßig die obere und untere Schale der Anlegemodule zu belasten c.) mit einem Kniepositioner mit 10% Schienbeininklination, mit dem Hinweis mit dem Schienbein gleichmäßig die obere und untere Schale der Anlegemodule zu belasten bis die Anlegesensoren auslösen.

[0034] Ausgewertet wurde die gemessene Höhe des medialen und lateralen Kniespaltes in Millimeter, wobei dazu eine Software eingesetzt wurde, die die entsprechenden Kontouren automatisch und reproduzierbar erkennt (i3a JSX). Unter Verwendung der erfindungsgegenständlichen Einrichtung konnte eine Abweichung von unter 1% erreicht werden. Ohne Feedback zu der korrekten Position liegen die Abweichungen bei ca. 10% und freistehend sind Abweichungen von etwa 30% zu erwarten. Siehe dazu auch Fig. 1.

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur exakten, wiederholbaren Positionierung der Schienbeine und der Kniegelenke des radiologisch zu diagnostizierenden Testsubjekts in sagittaler, transversaler, sowie frontaler Ebene, gegenüber der Achse eines Röntgenstrahls (27), dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Bein jeweils eine Führung (15, 16), zwei Anlegesensoren (13) und ein drehbares Fußteil (10) vorgesehen sind, wobei der durch die Führung (15, 16) vorgegebene Schienbein-Inklinationswinkel durch die zwei Anlegesensoren (13), die durch die vordere Schienbeinkante (29) bei vollständigen Kontakt gleichzeitig auslösbar sind, überwachbar ist und die Rotation des Fußes durch das drehbare Fußteil (10) vorgebbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlegesensoren (13) als mechanische oder elektromechanische Taster, Endschalter, Druckschalter, als induktive, resistive oder kapazitive Näherungsschalter oder als Lichtschranke ausgeführt sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung bei richtiger Positionierung des Testsubjekts eine Rückmeldung durch einen oder mehrere Signalgeber in Form von Licht, Schall etc. liefert, welches vom Radiologiepersonal wahrgenommen werden kann oder einen Schaltkontakt zur Freigabe einer Röntgenaufnahme auslöst.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das/die Signale für die Positionierung des linken und des rechten Beines in Intervall (Blink- Tontaktung), und/oder Frequenz (Lichtfarbe/Tonhöhe) unterschiedlich sind.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung auf mehrere Körperausprägungen des Testsubjekts anpassbar ist, wobei der Schienbein-Inklinationswinkel in einem Bereich von 0° bis 25° und die Rotation des Fußes in einem Bereich von - 20° bis +20° einstellbar sind.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Fußteil (10) durch einen oder mehrere Hut-Schlitzzapfen (21, 23 bzw. 2, 4) mit einer Bodenplatte verbindbar und damit leicht austauschbar sind und dadurch ein ein-oder beidbeiniger Einsatz möglich ist.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Baugruppen, insbesondere die Führung (15, 16) und Anlegemodule (8), die im Bereich der Achse des Röntgenstrahles (27) liegen, aus für Röntgenstrahlung transparentem Material ausgeführt sind.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Röntgenstrahls (27) so orientiert ist, dass dieser bei posterior-anterior (PA) Röntgenaufnahmen kniekehlenseitig eintritt und kniescheibenseitig austritt, wo dieser auf einen Detektor (24) eines Röntgengerätes trifft. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen