DE102005014188A1

DE102005014188A1 - Vorrichtung für die Aufnahme von Projektionsbildern

Info

Publication number: DE102005014188A1
Application number: DE102005014188A
Authority: DE
Inventors: Jan Dr. Boese; Martin Dr. Kleen; Norbert Rahn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2006-10-12
Also published as: US7354196B2; US20060222148A1; JP2006271970A

Abstract

Eine Röntgeneinrichtung (1) zur Aufnahme von Projektionsbildern von einem Patienten (7) weist einen C-Bogen (4) auf, an dessen Enden jeweils eine Röntgenquelle (2) und ein Röntgendetektor (3) angebracht sind. Der Röntgendetektor (3) ist so am C-Bogen (4) angebracht, dass mit dem Röntgendetektor (3) gegenüber dem C-Bogen (4) Translationsbewegungen (20, 22) ausführbar sind. Damit kann je nach Bedarf der Angulationsbereich oder der abbildbare Bereich der Röntgeneinrichtung (1) vergrößert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Aufnahme von Projektionsbildern mit:

– einer an einer Halterung angebrachten und um das Objekt bewegbaren Strahlungsquelle und
– einem auf der gegenüberliegenden Seite des Objekts an der Halterung angebrachten und entsprechend der Bewegung der Strahlungsquelle um das Objekt bewegbaren Strahlungsdetektor, der von der Strahlungsquelle ausgesandte Strahlungen empfängt und daraus Projektionsbilder des Objekts erzeugt.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 101 33 657 A1 bekannt. Die bekannte Vorrichtung weist einen um das Objekt drehbaren C-Arm auf, der an seinen beiden Enden jeweils eine Strahlungsquelle und einen Strahlungsdetektor aufweist. Um den Strahlungsdetektor möglichst nahe an ein zu untersuchendes Objekt heranfahren zu können, ist der Strahlungsdetektor am C-Bogen drehbar gelagert. Aufgrund der Möglichkeit, den Strahlungsdetektor in eine beliebige Position bezüglich des C-Bogens drehen zu können, kann der Strahlungsdetektor so ausgerichtet werden, dass dieser trotz größtmöglicher Nähe zum zu untersuchenden Objekt, zum Beispiel einem Patienten, einem Patiententisch oder dergleichen, nicht mit jenem kollidiert. Daher braucht der Strahlungsdetektor der bekannten Vorrichtung in besonderen Anwendungsfällen nicht ausgetauscht zu werden. Vielmehr ist es möglich, die Vorrichtung durch die Drehung des Strahlungsdetektors an den jeweiligen Anwendungsfall anzupassen.

Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung ist, dass ein Strahlungsdetektor mit rechteckförmiger Detektorfläche nur dann gedreht werden kann, wenn er sich in einem Abstand befindet, der eine kollisionsfreie Drehung des Strahlungsdetektors zulässt. Bei einem zu geringen Abstand würden die Ecken des Strahlungsdetektors mit dem Hindernis kollidieren. Es besteht allerdings grundsätzlich die Möglichkeit, den Strahlungsdetektor bereits vor Annäherung an ein Hindernis so zu drehen, dass der Strahlungsdetektor so nahe wie möglich an das Hindernis herangefahren werden kann. Die andere Möglichkeit ist, den Strahlungsdetektor zunächst zurückzufahren, wenn festgestellt wird, dass eine Drehung des Strahlungsdetektors notwendig ist. Nach der Drehung des Strahlungsdetektors kann der Strahlungsdetektor wieder an das Hindernis herangefahren werden. Beide Vorgehensweisen sind jedoch in der Praxis ziemlich umständlich.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für die Aufnahme von Projektionsbildern zu schaffen, die einen flexiblen Umgang mit Hindernissen gestattet.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben.

Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass mit dem Strahlungsdetektor gegenüber der Halterung eine Translationsbewegung ausführbar ist. Durch die Möglichkeit, eine Translationsbewegung gegenüber der Halterung auszuführen, kann der Strahlungsdetektor auch in nächster Nähe zu einem Hindernis so verfahren werden, dass die Bewegung der Halterung ohne Unterbrechung fortgesetzt werden kann. Insbesondere ist es nicht erforderlich, zunächst die Halterung mit dem Strahlungsdetektor zurückzufahren, den Strahlungsdetektor in die passende Position zu bringen und anschließend die Halterung mit dem Strahlungsdetektor erneut an das Hindernis heranzufahren. Darüber hinaus bietet die Vorrichtung ein großes Maß an Flexibilität, da der Strahlungsdetektor bei Annäherung an ein Hindernis nicht von vornherein in die passende Position gebracht werden muss.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Strahlungsdetektor in gleich bleibendem Abstand relativ zur Halterung bewegbar. Dies ist ausreichend, wenn sich die Halterung in einer Position befindet, in der sich der Abstand zwischen dem Strahlungsdetektor und dem Objekt bei dieser Art von Bewegung nicht ändert.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Strahlungsdetektor in der Lage, eine Translationsbewegung mit gleichzeitiger Änderung des Abstands zwischen der Halterung und dem Strahlungsdetektor auszuführen. Durch diese Möglichkeit ist sichergestellt, dass der Abstand zwischen dem Strahlungsdetektor und dem zu untersuchenden Objekt in jedem Fall weitgehend gleich bleiben kann.

Ferner kann vorgesehen sein, dass mit der Strahlungsquelle eine der Translationsbewegungen des Strahlungsdetektors folgende Translationsbewegung ausführbar ist. Auf diese Weise lässt sich die Abbildungsgeometrie weitgehend beibehalten, wenn der Strahlungsdetektor verfahren wird.

Weiterhin kann eine Überwachungsvorrichtung vorgesehen sein, die dazu dient, die Bewegung des Strahlungsdetektors und der Strahlungsquelle auf mögliche Kollisionen zu überwachen. Falls die Gefahr einer Kollision besteht, löst die Überwachungsvorrichtung eine Translationsbewegung des Strahlungsdetektors und gegebenenfalls der Strahlungsquelle aus, durch die die Kollision vermieden wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Vorrichtung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert werden. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Röntgenvorrichtung mit einem C-Bogen;
2 eine Seitenansicht der Röntgeneinrichtung aus 1, deren Röntgendetektor und deren Röntgenquelle eine seitliche Translationsbewegung ausgeführt haben;
3 eine Seitenansicht der Röntgeneinrichtung aus 1 mit verschwenktem C-Arm, deren Röntgenquelle und Röntgendetektor eine Translationsbewegung in zwei Richtungen ausgeführt haben; und
4 eine Seitenansicht der Röntgeneinrichtung aus 1 mit verschwenktem C-Bogen, bei der nur der Röntgendetektor eine Translationsbewegung ausgeführt hat.
1 zeigt eine Röntgeneinrichtung 1 mit einer Röntgenquelle 2 und einem Röntgendetektor 3. Die Röntgenquelle 2 und der Röntgendetektor 3 sind jeweils an den Enden eines C-Bogens 4 angebracht.
Die Röntgenquelle 2 sendet in 1 gestrichelt angedeutete Röntgenstrahlung 5 zum Röntgendetektor 3. Ein im rechten Winkel auf den Röntgendetektor 3 auftreffender Röntgenstrahl wird dabei als Zentralstrahl 6 bezeichnet. Die Röntgenstrahlung 5 durchquert einen Patienten 7, der sich auf einer Patientenliege 8 befindet. Die Patientenliege 8 ist von einer Stützvorrichtung 9 gehalten und dort so gelagert, dass die Patientenliege in eine Längsrichtung 10 und in eine Auf- und Abrichtung 11 verfahrbar ist. Daneben kann die Patientenliege 8 auch so gelagert sein, dass die Patientenliege 8 um eine vertikale Achse drehbar ist.
Der C-Bogen 4 ist über eine Halterung 12 an einem Sockel 13 angebracht. Der an der Halterung 12 angebrachte C-Bogen 4 kann zum einen um eine Drehachse 14 verschwenkt werden. Dabei führt der C-Bogen 4 eine Schwenkbewegung 15 aus. Weiterhin kann der C-Bogen 4 eine Kippbewegung 16 ausführen, indem der C-Bogen 4 in einem in 1 nicht dargestellten, an der Halterung 12 angebrachten Lager in Umfangsrichtung verfahren wird. Schließlich ermöglicht die Lagerung des Sockels 13 noch eine Drehbewegung 17 um eine vertikale Achse. Ferner ist es möglich, dass der Sockel 13 auf Schienen verfahrbar ist. Auf diese Weise kann beispielsweise die Halterung 12 in eine Position neben der Patientenliege 8 verfahren werden.
Trotz der vielen Möglichkeiten zur Positionierung der Röntgenquelle 2 und des Röntgendetektors 3 sowie des Patienten 7 können Situationen auftreten, in denen wie in 2 dargestellt eine Kollision 18 zwischen der Patientenliege 8 und dem C-Bogen 4 droht. Derartige Kollisionen treten insbesondere bei biplanaren Röntgeneinrichtungen mit zwei C-Bögen oder bei engen Raumverhältnissen auf. Derartige enge Raumverhältnisse liegen insbesondere dann vor, wenn die Röntgeneinrichtung 1 mit einer Anlage zur magnetischen Navigation kombiniert ist. In diesem Fall befinden sich seitlich neben der Patientenliege 8 magnetische Polschuhe, die die Ausweichmöglichkeiten des C-Bogens 4 beschränken. Kaudale Körperregionen 19 können dann nicht abgebildet werden.
Wenn sich der C-Bogen 4, wie in 2 dargestellt, in einer Anterior-Posterior-Ausrichtung befindet, kann durch eine Vorwärtsbewegung 20 von Röntgenquelle 2 und Röntgendetektor 3 die kaudale Körperregion 19 zumindest teilweise abgebildet werden. Die Abbildungsgeometrie ändert sich dabei durch die Vorwärtsbewegung 20 von Röntgenquelle 2 und Röntgendetektor 3 nicht. Es sei angemerkt, dass bei einer Anterior-Posterior-Ausrichtung des C-Bogens 4 des Zentralstrahls 6 einen rechten Winkel zur Längsachse der Patientenliege 8 einnimmt.
In 3 ist der C-Bogen 4 durch eine Kippbewegung 21 kaudal anguliert. Wenn nun die Röntgenquelle 2 und der Röntgendetektor 3 entsprechend der Vorwärtsbewegung 20 in 2 so bewegt werden, dass der Abstand zwischen dem Ende des C-Bogens 4 und dem Röntgendetektor 3 oder der Röntgenquelle 2 unverändert bleibt, ändern sich bei einer derartigen Vorwärtsbewegung die Abstände zwischen der Röntgenquelle 2 und der zu untersuchenden Körperregion des Patienten 7 sowie zwischen der zu untersuchenden Körperregion des Patienten und dem Röntgendetektor 3. Folglich würde sich die Abbildungsgeometrie verändern. Die Abbildungsgeometrie kann jedoch weitgehend beibehalten werden, indem die Röntgenquelle 2 und der Röntgendetektor 3 nicht nur die Vorwärtsbewegung 20, sondern auch eine Hebebewegung 22 ausführt. Durch Ausführen der Vorwärtsbewegung 20 und der Hebebewegung 22 bleibt die Abbildungsgeometrie unverändert und der abbildbare Bereich wird vergrößert.
Bei einer Rechts-Anterior-Oblique- oder einer Links-Anterior-Oblique-Einstellung des C-Bogens 4 kann es erforderlich sein, dass die Röntgenquelle 2 und der Röntgendetektor 3 zusätzlich eine Seitwärtsbewegung nach links oder rechts ausführen können. Die Richtungsangaben links und rechts beziehen sich dabei auf die seitlichen Richtungen, wenn sich der C-Bogen 4 in der Anterior-Posterior Position befindet und der Betrachter in Richtung der Drehachse 14 auf die Enden des C-Bogens 4 blickt.
Vorzugsweise sind daher die Röntgenquelle 2 und der Röntgendetektor 3 mit drei Freiheitsgraden beweglich. In der Anterior-Posterior-Position sind das die Translationsbewegungen nach rechts und links, nach oben und unten, sowie vor und zurück.
4 zeigt schließlich einen Spezialfall, der häufig bei Röntgenaufnahmen im Bereich eines Schädels 23 des Patienten 7 auftritt. Kennzeichnend für diese Situation ist, dass der Arzt eine bestimmte Angulation des C-Bogens 4 benötigt, um eine bestimmte anatomische Struktur abzubilden. Auf diese Angulation kann nicht verzichtet werden. Beim Einsatz von flächenmäßig ausgedehnten Röntgendetektoren 3 kann die notwendige Angulation jedoch nicht erreicht werden, da dies zu einer Kollision 24 mit dem Körper des Patienten 7 führen würde. Eine Rückwärtsbewegung 25 in Kombination mit einer Hebebewegung 26 ermöglicht jedoch die gewünschte Angulation. Dabei gewinnt der Benutzer keine zusätzliche abbildbare Fläche, wie im Zusammenhang mit 2 und 3 beschrieben, sondern einen größeren Angulationsbereich. Durch die Möglichkeit, den Röntgendetektor 3 zu verschieben, können auch in diesem Fall die an sich bevorzugten großflächigen Röntgendetektoren 3 eingesetzt werden.
Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel verliert der Arzt Abbildungsfläche. Dies ist aber kein Nachteil, denn die verlorene Detektorfläche wird bei der Durchleuchtung des Schädels 23 nicht benötigt.
Um eine unnötige Strahlenbelastung des Patienten 7 zu vermeiden und um die vollständige verschobene Fläche des Röntgendetektors 3 auszunutzen, muss die Einblendung des Kollimators im Bereich der Röntgenquelle 2 angepasst werden. Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann auch die Röntgenquelle 2 verschoben werden.
Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele bieten eine Reihe von Vorteilen. Zum einen wird die abbildbare Fläche bei drohender Kollision des C-Bogens 4 mit der Patientenliege 8 vergrößert. Zum anderen wird der Angulationsbereich beim Einsatz von großflächigen Röntgendetektoren erweitert. Die Röntgeneinrichtung 1 weist daher die Vorteile auf, die sich jeweils beim Einsatz von Röntgendetektoren 3 mit großer und kleiner Abbildungsfläche ergeben.
Es sei darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele jeweils einen C-Bogen 4 umfassen. Entsprechend den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen können auch biplanare Röntgeneinrichtungen, die wenigstens zwei C-Bögen 4 mit jeweils einer Röntgenquelle 2 und einem Röntgendetektor 3 aufweisen, entsprechend modifiziert werden.
Ferner sei angemerkt, dass die Vorwärtsbewegung 20, die Hebebewegung 22 sowie die Rückwärtsbewegung 25 jeweils von einer Überwachungsvorrichtung ausgelöst werden können, die eine drohende Kollision feststellt und die Bewegung der Röntgenquelle 2 und des Röntgendetektors 3 passend steuert. Die Überwachungsvorrichtung kann beispielsweise ein Computersystem sein, das in einer Speichereinheit erlaubte Wertebereiche für die Positionsparameter enthält. Bei Annäherung an die Grenzen der erlaubten Parameterwerte wird dann die Translationsbewegung ausgelöst. Daneben ist es möglich, die Ränder des Röntgendetektors 3 mit Sensoren auszustatten, mit deren Hilfe die Überwachungseinrichtung eine Annäherung an ein Hindernis feststellen kann.

Claims

Vorrichtung für die Aufnahme von Projektionsbildern mit: – einer an einer Halterung (4) angebrachten und um das Objekt (7) bewegbaren Strahlungsquelle (2) und – einem auf der gegenüberliegenden Seite des Objekts (7) an der Halterung (4) angebrachten und entsprechend der Bewegung der Strahlungsquelle (2) um das Objekt (7) bewegbaren Strahlungsdetektor (3), der von der Strahlungsquelle (2) ausgesandte Strahlungen empfängt und daraus Projektionsbilder des Objekts (7) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Strahlungsdetektor (3) gegenüber der Halterung (4) eine Translationsbewegung (20, 22, 25, 26) ausführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Strahlungsdetektor (3) eine im rechten Winkel zu einem Zentralstrahl (6) ausgerichtete Translationsbewegung (20, 25) ausführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Strahlungsdetektor (3) eine parallel zu einem Zentralstrahl (6) ausgerichtete Translationsbewegung (22, 26) ausführbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Strahlungsquelle eine der Translationsbewegungen (20, 22, 25, 26) des Strahlungsdetektors (3) folgende Translationsbewegung (20, 22, 25, 26) ausführbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwachungsvorrichtung beim Betrieb der Vorrichtung drohende Kollision (18, 24) erfasst und die Translationsbewegung des Strahlungsdetektors (3) auslöst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung von einem bogenförmigen Arm (4) gebildet ist, der in Umfangsrichtung (16) verfahrbar und um eine radiale Drehachse (14) verschwenkbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine weitere Röntgenquelle und einen weiteren Röntgendetektor an einer weiteren Halterung umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine magnetische Navigationsvorrichtung mit seitlich am zu untersuchenden Objekt angeordneten Polschuhen umfasst.