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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrichten eines die Zielführung bei einer Punktion eines Patienten unterstützenden Zielführungssystems sowie ein bei dem Verfahren verwendbares Röntgenangiographiesystem.
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Damit eine Punktionsnadel zielgenau in den Patienten einführbar ist, soll durch die Form des Zielführungssytems ein auf den Patienten weisender Vektor definiert sein.
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Ein Beispiel für ein solches Zielführungssystem ist in der
DE 10 2006 020 403 B3 beschrieben: Um die Zielführung bei einer Punktion eines Patienten technisch zu unterstützten, wird dort ein Punktionsnadelhalter verwendet, durch den die Punktionsnadel führbar ist. Der Punktionsnadelhalter wird am Röntgen-Flachdetektor eines Röntgen-C-Bogensystems angebracht. In mit Hilfe des Röntgen-Flachdetektors gewonnenen Bildern erscheint der Punktionsnadelhalter als Punkt. Deckt sich ein solcher Punkt mit in den Bildern sichtbaren Strukturen, in die die Punktion hinein vorgenommen werden soll, soll der Punktionsnadelhalter nicht weiter bewegt werden. Es ist möglich, mit Hilfe einer Operationshalterung, die nichts anderes als ein am Röntgenangiographiesystem befestigtes bewegliches Stativ ist, den Punktionsnadelhalter von dem Röntgen-Flachdetektor zu übernehmen, indem dieser an der Operationshalterung befestigt ist und von dem Röntgen-Flachdetektor gelöst wird. In der
DE 10 2006 020 403 B3 ist auch erwähnt, dass ein 3-D-Bilddatensatz verwendbar ist. Nach Durchführen einer Registrierung, d. h. der lage- und dimensionsrichtigen Zuordnung der Koordinaten des 3-D-Bilddatensatzes zu den Koordinaten des C-Bogens, können die auf dem 3-D-Bilddatensatz basierenden Darstellungen den mit Hilfe des Röntgen-Flachdetektors aufgenommenen Bildern überlagert dargestellt werden. Dies ist deswegen sinnvoll, weil in den mit Hilfe des Röntgen-Flachdetektors aufgenommenen Bildern die Strukturen möglicherweise nicht ausreichend gut zu erkennen sind, in welche die Punktion hineingeführt werden soll.
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Das Überlagern der zum Ausrichten des Zielführungssystems gemäß der
DE 10 2006 020 403 B3 unbedingt aufzunehmenden 2-dimensionalen Röntgenbilder mit Darstellungen, welche auf dem 3-D-Bilddatensatz beruhen, ist nicht nur aufwändig, sondern auch fehleranfällig, und bisher wurden hierbei nicht keine wirklich befriedigenden Ergebnisse erzielt.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2005 024 157 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Positionieren von Instrumenten innerhalb eines Untersuchungsraumes, bei dem gerichtete elektromagnetische Strahlungen oder ein Zuführelement einen Zugangsbereich und die relative Ausrichtung des Instrumentes zur Erreichung des Zielbereiches, der in der Trajektorie liegt, markiert.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2005 041 602 A1 offenbart eine Behandlung eines Patienten, insbesondere eine Punktion oder Biopsie, mit Hilfe einer Nadel. Dabei werden aus einem 3-D-Bilddatensatz eines zu untersuchenden Bereichs ein 2-D-Schnittbild einer Implantatebene sowie ein weiteres 2-D-Schnittbild einer Orthogonalebene erzeugt. Die beiden Ebenen sind hierbei derart orientiert, dass die Nadel zum einen innerhalb der Implantatebene liegt und zum anderen senkrecht zu der Orthogonalebene orientiert ist.
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Die Offenlegungsschrift
DE 199 26 977 A1 offenbart ein Röntgengerät mit einem C-Bogen, der um ein Isozentrum bewegbar ist, wobei eine ein Isozentrum aufweisende Führungseinrichtung für ein medizinisches Instrument so angeordnet ist, dass ihr Instrument mit dem Isozentrum des C-Bogens zusammenfällt, wobei das Instrument und der C-Bogen unabhängig voneinander bewegbar sind.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ausrichten eines die Zielführung bei einer Punktion eines Patienten unterstützenden Zielführungssystems bereitzustellen, das einfacher handhabbar ist, zuverlässig und gleichzeitig flexibel ist. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 oder 29 sowie ein Röntgenangiographiesystem gemäß Patentanspruch 16 oder 27 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird bei dem Ausrichten des Zielführungssystems ein 3-dimensionaler Bilddatensatz (3-D-Bilddatensatz) des Patienten verwendet, in dem zumindest ein Zielpunkt ausgewählt ist. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- – rechnerisch lage- und dimensionsrichtiges Zuordnen des Koordinatensystems des Zielführungssystems zu dem Koordinatensystem des 3-D-Bilddatensatzes,
- – Berechnen einer Darstellung des 3-D-Bilddatensatzes aus Sicht des Zielführungssystems entsprechend dem Vektor, wobei in der Darstellung der zumindest eine Zielpunkt markiert ist,
- – Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Patient und Zielführungssystem unter Beachtung der Darstellung, bis ein Zustand erreicht ist, dass der Vektor auf den Zielpunkt zielt.
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Während in der
DE 10 2006 020 403 B3 das Hinzuziehen des 3-D-Bilddatensatzes lediglich unterstützend erfolgte, wird vorliegend genau umgekehrt ausschließlich der 3-D-Bilddatensatz verwendet, und die 2-D-Bilder können entfallen.
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Es ist bei einer Ausführungsform nicht einmal vorgesehen, dass das Zielführungssystem sich an dem Röntgen-Flachdetektor orientiert. Vielmehr kann das Zielführungssystem an einem beweglichen Stativ angeordnet sein, wobei ein Positionssensor an dem Stativ angebracht ist und mitbeweglich ist, wobei über den Positionssensor die Stellung des Stativs und damit des Zielführungssystems erfasst wird. Bei dieser Ausführungsform wird ein an sich aus der
DE 10 2006 020 403 B3 bekanntes Stativ, das in der genannten Druckschrift eine passive Funktion hat, zu einem aktiven Teil, und zwar dadurch, dass es mit einem Positionssensor ausgestattet wird. Eine Registrierung des 3-D-Bilddatensatzes mit einem solchen Stativ kann sehr einfach unter Verwendung von Markern erfolgen: Auf den Patienten werden Bleimarker aufgeklebt, die im 3-D-Bilddatensatz sichtbar sind. Das bewegliche Stativ wird zu dem Bleimarker hingeführt, sobald sich der Patient im Einflussbereich des Zielführungssystems, z. B. in einem Röntgenangiographiesystem auf einer Liege, befindet. Wird das Stativ zu dem Marker hinbewegt, werden die Koordinaten relativ zu dem Röntgenangiographiesystem gemessen, und geschieht dies bei mindestens vier Bleimarkern, können die Koordinaten des 3-D-Bilddatensatz lage- und dimensionsrichtig dem Koordinatensystem des Röntgenangiographiesystems und damit mittelbar des Zielführungssystems zugeordnet werden. Es ist bei Verwendung des Stativs auch ein Registrieren über den Umweg eines Röntgen-C-Bogens möglich: Dann wird einfach eine 3-D-2-D-Registrierung durchgeführt, es müssen also mit Hilfe des Röntgen-C-Bogens 2-dimensionale Röntgenbilder zusätzlich zu dem 3-D-Bilddatensatz aufgenommen werden. Dann wird das Zielführungssystem mit dem Röntgen-C-Bogen registriert, wobei abermals Marker verwendet werden können, die dann einerseits in einem 2-dimensionalen Bild sichtbar sind und andererseits von dem Stativ angefahren werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei der das bewegliche Stativ verwendet wird, wird die Darstellung des 3-D-Bilddatensatzes nicht lediglich berechnet, sondern auch auf einem Bildschirm bereitgestellt. Dann wird sie den Bewegungen des Stativs (und/oder auch des Patienten) angepasst. Dadurch, dass sich die relative Lage des Zielführungssystems zum Patienten ändert, ändert sich die Sichtweise des Zielführungssystems, und die geänderte Sichtweise wird einer Bedienperson auf dem Bildschirm verdeutlicht. Das Stativ (bzw. der Patient) kann dann solange verfahren werden, bis genau der Zielzustand erreicht ist.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass das Stativ durch zumindest einen Motor beweglich ist, wobei es bevorzugt zu jeder Bewegungsmöglichkeit einen Motor aufweist. Es wird die Darstellung auf einem Bildschirm dargestellt, und eine von den Bewegungen des Stativs nunmehr unabhängige Eingabeeinheit kann die Blickrichtung verändern, ohne das Zielführungssystem tatsächlich zu bewegen. Die Darstellung wird somit einer Bewegung der Eingabeeinheit angepasst. Ist die Eingabeeinheit eine Computermaus, muss die Maus lediglich hin- und hergefahren werden, wobei Drehungen in der Darstellung durch Tastendruck und Verfahren der Maus möglich sind. Schließlich kann über die Eingabeeinheit das Erreichen des Zielzustands bei der Bildschirmdarstellung eingegeben werden, z. B. durch Maus-Doppelklick. Anschließend wird der zumindest eine Motor automatisch angesteuert, um das Stativ in eine Stellung zu bewegen derart, dass aus Sicht des Zielführungssystems am Stativ genau die Bildschirmdarstellung im Zielzustand erreicht ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Bedienperson zur Definition des Zielzustands lediglich den Bildschirm betrachten muss und sich nicht um den realen Patienten und das reale Zielführungssystem kümmern muss. Es ist dann auch unerheblich, über welchen Weg die Bedienperson zum Zielzustand in der Bildschirmdarstellung gelangt. Das Röntgenangiographiesystem berechnet bevorzugt völlig unabhängig von den Bewegungen der Eingabeeinheit die Bewegungen der Motoren, und zwar möglichst in einer optimalen Weise.
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Anstatt die Zieldarstellung mit Hilfe einer Eingabeeinheit vorzugeben, kann diese auch geeignet berechnet werden. Hierbei entfallen mögliche Auswahlmöglichkeiten, die die Bedienperson sonst haben mag.
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Es muss keineswegs völlig von dem in der
DE 10 2006 020 403 B3 Offenbarten abgegangen werden. Beispielsweise kann auch bei der vorliegenden Erfindung, bei der ein 3-D-Bilddatensatz die zentrale Funktion hat, eine Darstellung zu liefern, unter deren Beachtung ein Zielzustand definiert wird, vorgesehen sein, dass das Zielführungssystem zumindest zum Teil an einem Röntgendetektor angebracht ist, der an einem beweglichen Röntgen-C-Bogen eines Röntgenangiographiesystems, in welchem der Patient platziert ist, angeordnet ist.
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Diejenigen Ausführungsformen, die oben unter Bezug auf das Stativ erläutert wurden, können auch im Falle der Befestigung des Zielführungssystems am Röntgendetektor realisiert werden. So kann auch hier die Darstellung auf einem Bildschirm bereitgestellt werden, und nunmehr wird sie über Bewegungen des Röntgen-C-Bogens angepasst.
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Auch hier kann mit Hilfe einer Eingabeeinheit ein Zielzustand anhand der Bildschirmdarstellung definiert werden, der nachfolgend automatisch angefahren wird. Auch hier kann der Zielzustand anstelle mit Hilfe einer Eingabeeinheit durch Berechnung definiert werden.
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Bei einer der Ausführungsformen, bei der das Zielführungssystem zumindest zum Teil an einem Röntgendetektor angebracht ist, ist das Zielführungssystem sogar vollständig am Röntgendetektor angebracht. Ferner umfasst das Röntgen-C-Bogensystem ein bewegliches Stativ. Nach Erreichen einer Zielstellung des Zielführungssystems wird das Stativ zu dem Zielführungssystem anm Röntgendetektor gefahren (oder umgekehrt der Röntgendetektor in Richtung des Vektors gefahren), das Zielführungssystem wird an dem Stativ befestigt und vom Röntgendetektor getrennt. Anschließend kann der Röntgen-C-Bogen wieder verfahren werden, damit Fluoroskopiebilder aufgenommen werden können, die bei der Punktion den Arzt unterstützen. Bei diesem Aspekt der Erfindung hat das beanspruchte Verfahren viel Ähnlichkeit mit dem in der
DE 10 2006 020 403 B3 beschriebenen Verfahren. Es sei aber nochmals auf den zentralen Unterschied aufmerksam gemacht, dass vorliegend der 3-D-Bilddatensatz verwendet wird, der vorab aufgenommen worden ist, während in der
DE 10 2006 020 403 B3 beschrieben ist, dass mit Hilfe des Röntgendetektors ständig neue 2-dimensionale Bilder aufgenommen werden, mit Hilfe derer dann der Zielzustand definiert wird.
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Anstatt das Zielführungssystem vollständig am Röntgendetektor anzubringen, kann am Röntgendetektor auch ein Laserfächerquellenpaar angebracht sein, durch welches eine ausgezeichnete Strahlrichtung definiert ist. Es wird nun ein weiterer Teil des Zielführungssystems an einem beweglichen Stativ des Röntgen-C-Bogensystems angeordnet. Die oben genannten Schritte, die zum Erreichen des Zielzustands führen, dienen zunächst zum Erreichen einer Zielstellung des ausgezeichneten Strahls, wobei insbesondere eine Relativbewegung zwischen Patient und Röntgen-C-Bogen mit dem Röntgendetektor erfolgt. Dann wird das Stativ bewegt, um so den weiteren Teil des Zielführungssystem an der ausgezeichneten Strahlrichtung auszurichten. Dann kann der Röntgen-C-Bogen wieder verfahren werden, und im weiteren wird nur noch der weitere Teil des Zielführungssystems verwendet.
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Als Beispiel für ein Zielführungssystem war bereits ein Punktionsnadelhalter genannt worden, der insbesondere eine Punktionsnadelführungshülse umfassen kann.
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Das Zielführungssystem kann jedoch auch ein Laserpointer sein. Ein Laserpointer gibt einen Laserstrahl in einen vorbestimmte Zielrichtung ab, und die Punktionsnadel kann dann so in den Laserstrahl gehalten werden, dass der Verlauf der eigentlichen Nadel genau dem Verlauf des Laserstrahls entspricht.
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Das Zielführungssystem kann auch ein Laserfächerquellenpaar umfassen, durch welches eine ausgezeichnete Strahlrichtung definiert ist. An die Laserfächerquellen kann dann ein Ausrichtungshilfestab koppelbar sein, wobei der Ausrichtungshilfestab dann auch wieder entkoppelbar sein soll. Der Stab wird zunächst zur Festlegung der ausgezeichneten Strahlrichtung eingesetzt und dann entfernt, und anschließend erfolgt die Ausrichtung der Punktionsnadel mit Hilfe des Laserfächequellenpaars. Die ausgezeichnete Strahlrichtung wird durch zwei fächerförmige Laserstrahlenbündel der Laserfächer definiert, die sich längs einer geraden Strecke schneiden.
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Bisher war davon die Rede, dass der 3-D-Bilddatensatz einen Zielpunkt umfasst. Es können jedoch auch in dem 3-D-Bilddatensatz zwei Zielpunkte ausgewählt sein, nämlich z. B. das Punktionsziel und eine bevorzugte Einstichstelle. Der Zielzustand ist dann derjenige Zustand, bei dem sich die beiden Zielpunkte in der Darstellung aus Sicht des auf sie zielenden Zielführungssystems decken. Üblicherweise fallen die Zielpunkte dann genau in die Mitte der Bildschirmdarstellung, und zwar beide gleichzeitig.
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Zur Erfindung gehört auch ein Röntgenangiographiesystem mit einer Patientenlagerung und mit einem die Zielführung bei einer Punktion eines Patienten unterstützenden Zielführungssystems, durch dessen Form ein auf einen auf der Patientenlagerung befindlichen Patienten weisenden Vektor definiert ist. Erfindungsgemäß ist das Röntgenangiographiesystem dazu ausgelegt, einen 3-D-Bilddatensatz mit zumindest einem ausgewählten Punkt zu empfangen und das Koordinatensystem des Zielführungssystems zu dem Koordinatensystem des 3-D-Bilddatensatzes lage- und dimensionsrichtig zuzuordnen. Sodann soll das Röntgenangiographiesystem eine Darstellung des 3-D-Bilddatensatzes aus Sicht des Zielführungssystems entsprechend dem Vektor berechnen. Das erfindungsgemäße Röntgenangiographiesystem dient somit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei Herzstück die Verwendung des 3-D-Bilddatensatzes ist, von dem perspektivische Darstellungen, insbesondere aus Sicht des Zielführungssystems berechnet werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass ein Zielzustand für die Stellungen von Zielführungssystemen und Patienten nach vorbestimmten Definitionen errechenbar ist. Sind Zielführungssystem und/oder Patient automatisch verfahrbar, kann der Zielzustand automatisch eingestellt werden.
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Alternativ zur Verwendung bloßer Berechnungen kann vorgesehen sein, dass die Darstellung auf einem Bildschirm bereitgestellt wird. Sämtliche ausgewählten Punkte sollten in der Bildschirmdarstellung markiert sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass Zielführungssystem und/oder Patient verfahrbar ist/sind. Dann sollte die berechnete und auf dem Bildschirm bereitgestellte Darstellung beim Verfahren angepasst werden. Eine Bedienperson kann dann zielgenau einen Zielzustand einstellen, gegebenenfalls nach und nach mit sich steigernder Genauigkeit.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass die auf dem Bildschirm bereitgestellte Darstellung durch eine Eingabeeinrichtung veränderlich ist und eine Zieldarstellung vorgebbar ist, z. B. durch Computermaus-Doppelklick bei Erreichen einer bestimmten Bildschirmdarstellung. Zielführungssystem und/oder Patient sind dann bevorzugt automatisch in eine der Zieldarstellung entsprechenden Zielstellung verfahrbar.
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Auch hier wieder kann das Zielführungssystem an einem beweglichen Stativ des Röntgenangiographiesystems befestigt sein. Entweder ist an dem Stativ ein Laserpointer oder auch eine Punktionsnadelführungshülse befestigbar oder es kann auch vorgesehen sein, dass einem Röntgen-(Flach-)Detektor des Röntgenangiographiesystems ein Laserpointer bzw. eine Punktionsnadelführungshülse abnehmbar befestigbar und das Stativ (in mehreren oder bevorzugt allen Stellungen des Röntgendetektors) zu dem Röntgendetektor führbar ist.
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Für den Fall, dass der Laserpointer bzw. die Punktionsnadelführungshülse nicht nur an dem Stativ befestigbar, sondern bereits befestigt ist, kann an dem Stativ ein Positionssensor angeordnet sein.
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Anstelle von Laserpointer oder Punktionsnadelführungshülse kann auch ein Laserfächerquellenpaar bereitgestellt sein, das zwei Laserquellen aufweist, die fächerförmige, d. h. sich in einer Ebene erstreckende Laserbündel abgeben. Ein Ausrichtungshilfestab soll dann abnehmbar an dem Stativ befestigt sein, damit er die Ausrichtung unterstützen kann, später aber bei der Punktion nicht stört. Dies ist insbesondere bei Verwendung von besonders langer Punktionsnadeln sinnvoll.
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Auch an dem Röntgendetektor kann ein Laserfächerquellenpaar befestigt sein, wobei dann auch wieder das Stativ zu dem Röntgendetektor (in mehreren oder allen Stellungen des Röntgen-C-Bogens mit dem Röntgendetektor) führbar sein soll.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Röntgenangiographiesystem mit einem drehbaren und kippbaren Röntgen-C-Bogen, an dem eine Röntgenquelle und Röntgenflachdetektor mit ebener Oberfläche angeordnet sind, wobei es dadurch gekennzeichnet ist, dass an dem Röntgen-Flachdetektor ein Laserpointer befestigt ist, der sich geradlinig senkrecht zu der ebenen Oberfläche erstreckt. Im Unterschied zu dem in dem
DE 10 2006 020 403 B3 beschriebenen Röntgenangiographiesystem (dort Röntgen-C-Bogen-System genannt) wird nicht mehr ein Punktionsnadelhalter, sondern ein Laserpointer verwendet. Während ein Punktionsnadelhalter zur Führung der Punktionsnadel dient und daher mechanisch mit dieser wechselwirkt, hat ein Laserpointer den Vorteil, dass dieser frei einen Vektor im Raum definiert, und zwar mit Hilfe eines Laserstrahls, wobei die Punktionsnadel an dem Laserstrahl und damit entsprechend dem Vektor ausgerichtet werden kann, ohne den Laserpointer berühren zu müssen. In an sich bekannter Weise kann das Röntgenangiographiesystem ein Stativ für den Laserpointer umfassen, das sich bei der Bewegung des Röntgen-C-Bogens nicht mitbewegt, wobei das Stativ zu dem Röntgen-Flachdetektor bewegbar ist, der Laserpointer an dem Stativ befestigbar ist und anschließend von dem Röntgenflachdetektor abnehmbar ist.
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Zu dem Aspekt der Bereitstellung des Röntgenangiographiesystems gemäß Patentanspruch 27 gehört auch ein Verfahren zum technischen Unterstützen der Zielführung bei einer Punktion eines Patienten gemäß Patentanspruch 29. Das Verfahren umfasst somit die Schritte:
- a) Bereitstellen eines Röntgenangiographiesystems nach Anspruch 27 oder 28,
- b) Verbringen des Patienten in das Röntgenangiographiesystem,
- c) Erzeugen zumindest einer Abbildung eines zu punktierenden Körperbereichs des Patienten unter Einsatz des Röntgenangiographhiesystems, in der der Laserpointer als punktförmiges Objekt gekennzeichnet oder sichtbar ist,
- d) Wiederholen von Schritt c) für verschiedene Dreh- und Kippstellungen des Röntgen-C-Bogens, bis das gekennzeichnete oder abgebildete punktförmige Objekt genau auf einem Zielpunkt in dem Körperbereich liegt,
- e) Einschalten des Laserpointers, um das Ausrichten einer Punktionsnadel an dem von dem Laserpointer ausgehenden Laserstrahl zu ermöglichen.
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Bei dem Verfahren wird bevorzugt nach Schritt d) das Stativ zu dem Laserpointer gebracht und dieser an dem Stativ in der in Schritt d) definierten Zielausrichtung befestigt.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in der
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1 die Schrittfolge bei einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
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2 die Schrittfolge bei einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht,
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3 eine Seitenansicht und
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4 eine Draufsicht eines bei einer Ausrichtungsform der Erfindung verwendeten Stativs veranschaulicht,
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5 eine perspektivische Ansicht eines Röntgen-Flachdetektors veranschaulicht, der bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird,
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6 und 7 das Zusammenwirken des Röntgen-Flachdetektors aus 5 mit einem Stativ veranschaulichen,
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8 eine Ausführungsform eines Röntgen-Flachdetektors veranschaulicht, wie er bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
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9 und 10 die Verwendung eines Laserfächerquellenpaars bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß unterschiedlichen Schritten des Verfahrens veranschaulicht.
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Die 1 und 2 veranschaulichen sämtliche Schritte, die bei zwei unterschiedlichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden müssen, damit eine Punktion eines Patienten erfolgen kann.
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Beide Verfahren beginnen mit dem Schritt S10: Es wird ein 3-dimensionaler Bilddatensatz bereitgestellt, und zumindest ein Punkt in dem 3-dimensionalen Bilddatensatz wird ausgewählt. Der 3-dimensionale Bilddatensatz soll mit einem solchen Bildgebungssystem gewonnen werden, bei dem typische Punktionsziele (z. B. gestaute Gallengänge eines Patienten) besonders gut erkennbar sind. Es kann sich hierbei um einen mit Hilfe von Kernspinntomographie gewonnenen 3-D-Bilddatensatz handeln. Der 3-D-Bilddatensatz kann auch aus herkömmlicher Computertomographie (Röntgen) hervorgehen oder mit Hilfe eines Röntgen-C-Bogens, insbesondere eines Röntgenangiographiesystems, gewonnen werden. Der ausgewählte Punkt soll bevorzugt einen Zielpunkt für die Punktion angeben. Es ist möglich, dass mit Hilfe von Bilderkennung ein solcher Zielpunkt ausgewählt wird. Häufig wird der Punkt durch einen behandelnden Arzt ausgewählt. Neben dem Zielpunkt kann auch ein weiterer Punkt in dem 3-D-Bilddatensatz ausgewählt sein, z. B. der geplante Einstichpunkt oder auch ein Zwischenziel bei der Punktion, z. B. ein Rippendurchgang.
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Beiden Verfahren ist ferner gemeinsam, dass nach Schritt S10 der Schritt S12 folgt, dem gemäß der 3-D-Bilddatensatz mit einem Zielführungssystem registriert wird. Das Zielführungssystem ist Teil des Systems, in das der Patient verbracht wird, z. B. eines Röntgenangiographiesystems mit einer Patientenliege. Um den 3-D-Bilddatensatz nutzen zu können, der außerhalb des vorliegenden Behandlungssystems aufgenommen sein mag, muss eine Registrierung durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass die Koordinaten des 3-D-Bilddatensatzes den Koordinaten des Zielführungssystems lage- und dimensionsrichtig zugeordnet werden. Dies kann mit Hilfe von Markern in den Abbildungen erfolgen, wenn eine herkömmliche Bilderkennung nicht ausreicht.
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Bei beiden Verfahren folgt nun dem Schritt S12 der Schritt S14: Die 3-D-Bilddaten werden aus Sicht des Zielführungssystems dargestellt. Durch das Zielführungssystem ist ein Vektor definiert, und dieser Vektor definiert eine Blickrichtung auf den Patienten. Dem Patienten ist der 3-D-Bilddatensatz zugeordnet, so dass durch das Zielführungssystem eine Blickrichtung auf den 3-D-Bilddatensatz definiert ist. Dies soll bevorzugt so geschehen, dass das Zielführungssystem auf dem Bildschirm in dessen zentralem Punkt als Kreuz dargestellt ist, und der ausgewählte Punkt soll ebenfalls als Kreuz dargestellt sein. Sind zwei Punkte ausgewählt, sollen zwei solche weiteren Kreuze dargestellt sein. Ziel ist es nun, dass das Zielführungssystem genau auf beide Kreuze zeigt und dies bedeutet bei der genannten Darstellung, dass alle drei Kreuze einander decken sollen.
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Während also der 3-D-Bilddatensatz gemäß dem Ist-Zustand dargestellt wird, muss das Zielführungssystem oder der Patient bei unveränderter Körperhaltung mit seiner Liege bewegt werden, damit der Zielzustand (Soll-Zustand) erreicht wird. Bei der Ausführungsform gemäß 1 bewegt nun die Bedienperson das Zielführungssstem oder den Patienten entsprechend Schritt S16, und weil sich durch diese Bewegung die Sichtweise des Zielführungssystems auf den Patienten und damit den 3-D-Bilddatensatz ändert, wird die Darstellung gemäß Schritt S18 angepasst. In Schritt S20 wird geprüft, ob die Zieldarstellung erreicht ist, ob sich also die zwei bzw. drei Kreuze decken. Falls die Zieldarstellung nicht erreicht ist, werden die Schritte S16, S18 und S20 wiederholt. Irgendwann ist die Zieldarstellung bei Schritt S20 erreicht, und gemäß Schritt S22 kann dann die Punktion mit Hilfe des Zielführungssystems durchgeführt werden.
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Bei der Ausführungsform des Verfahrens gemäß 2 folgt dem Darstellen des 3-D-Bilddatensatzes gemäß dem Ist-Zustand aus Sicht des Zielführungssystems in Schritt S14 ein Definieren der Zieldarstellung, also von 3-D-Soll in Schritt S24. Dieses Definieren kann durch einfaches Berechnen erfolgen oder aber auch durch virtuelles Verändern der Sicht mit Hilfe einer Eingabeeinrichtung. Ist die Zieldarstellung definiert, wird das Zielführungssystem oder die Patientenliege gemäß Schritt S26 automatisch bewegt, bis die Ist-Darstellung gleich der Soll-Darstellung entspräche bzw. entspricht. Somit ist auch hier der Zielzustand erreicht, und gemäß Schritt S22 kann die Punktion mit Hilfe des Zielführungssystems durchgeführt werden.
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Während das Verfahren gemäß 1 es lediglich erfordert, dass Sensoren die Koordinaten und die Ausrichtung des Zielführungssystems erfassen, erfordert das Verfahren gemäß 2 das Bereitstellen von Motoren zum Anfahren von Zielführungssystem bzw. Patient, damit dieses automatisch durchführbar ist.
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Die beiden Verfahren ermöglichen eine Vielzahl von Ausführungsformen für das Zielführungssystem und für Hilfseinrichtungen. Die 3 und 4 veranschaulichen die Verwendung eines beweglichen Stativs 10, das an einen Patiententisch 12 befestigt wird. Das Stativ 10 hat einen Schwenkarm 14, der entsprechend dem Pfeil 16 in 4 rotierbar ist. An dem Schwenkarm 14 ist eine Befestigungseinrichtung 18 vorgesehen, an der ein Laserpointer 20 befestigt ist. Die Befestigungseinrichtung 18 ist dergestalt, dass 3-dimensionale Bewegungen des Laserpointers 20 möglich sind, insbesondere entsprechend den Bewegungspfeilen 22, 24 und 26.
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Bevorzugt ist an dem Stativ 10 ein Positionssensor 28 vorgesehen, durch welchen die Stellung des Laserpointers 20 im Raum relativ zu dem Patiententisch 12 messbar ist. Durch den Positionssensor 28 ist ein Koordinatensystem definiert, das mit einem vorab aufgenommenen 3-D-Bilddatensatz gemäß Schritt S12 (vgl. 1 bzw. 2) registriert werden kann.
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Nicht gezeigt in den 3 und 4 sind mögliche Motoren, welche die Bewegungen gemäß den Bewegungspfeilen 16, 22, 24 und 26 ermöglichen. Solche Motoren werden nicht benötigt, wenn das Verfahren gemäß 1 durchgeführt wird, denn das Bewegen des Zielführungssystems gemäß Schritt S16 kann von Hand durch eine Bedienperson erfolgen. Motoren werden jedoch dann benötigt, wenn das Verfahren gemäß 2 durchgeführt werden soll, damit ein automatisches Bewegen entsprechend Schritt S26 möglich ist.
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5 zeigt einen Röntgen-Flachdetektor 30 an dem zwei Streben 32 befestigt sind, welche parallel zur ebenen Oberfläche 34 des Röntgen-Flachdetektors 30 verlaufen. Senkrecht von den Streben 32 steht eine Hülse 36 weg, die zum Befestigen eines Laserpointers 38 dient. Der Laserpointer ist Zielführungssystem bei den Verfahren gemäß 1 bzw. 2. Zum Bewegen des Zielführungssstems muss der gesamte Röntgen-Flachdetektor 30 verfahren werden, insbesondere ein Röntgen-C-Bogen verdreht oder verkippt werden, an dem der Röntgen-Flachdetektor 30 befestigt ist.
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Für den Fall, dass keine zusätzlichen Fluoroskopieaufnahmen während der Punktion für notwendig gehalten werden, kann der Laserpointer
38 in der Hülse
36 an dem Röntgen-Flachdetektor
30 verbleiben. Bevorzugt wird jedoch ein Verfahren eingesetzt, das bereits aus der
DE 10 2006 020 403 B3 bekannt ist, in der ein Röntgen-Flachdetektor nach Art des Röntgen-Flachdetektors
30 mit Streben nach Art der Streben
32 beschrieben ist, wobei an dem Röntgen-Flachdetektor eine Punktionsnadelhalterung befestigt wird. Diese Punktionsnadelhalterung wird nämlich nach Erreichen einer Zielausrichtung von dem Röntgen-Flachdetektor getrennt. In gleicher Weise wird vorliegend ein Röntgen-C-Bogen
40 mit dem Röntgen-Flachdetektor
30 und einer Röntgenquelle
42 (vgl.
6) so lange verfahren, bis die Zieldarstellung erreicht ist. Ein Stativ
44 nach Art des Stativs
10 aus den
3 und
4, das allerdings nicht notwendigerweise den Positionssensor
28 braucht, wird zu dem Laserpointer
38 geführt. Der Laserpointer
38 wird an dem Stativ
44 befestigt und von dem Röntgen-Flachdetektor
30 getrennt. Anschließend kann der Röntgen-C-Bogen verdreht werden, z. B. in die in
7 dargestellte Stellung. Der Laserpointer
38 hat nun wegen seiner Befestigung an dem Stativ
44 weiterhin die Zielausrichtung auf den Patienten
46, und eine Punktionsnadel kann an dem von dem Laserpointer
38 erzeugten Laserstrahl (siehe Vektor
48 in
7) ausgerichtet werden. Während der Punktion können mit Hilfe des Röntgen-C-Bogens
40 Fluoroskopiebilder aufgenommen werden, z. B. in einem Winkel von 90° zur Punktionsrichtung
48, und diese Fluoroskopiebilder helfen dem Arzt in an sich bekannter Weise bei der zielgenauen Punktion.
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An einem Röntgen-Flachdetektor 30' müssen nicht notwendigerweise die Streben 32 befestigt sein, sondern es können zwei Laserquellen 50 vorgesehen sein, die am Rand des Röntgen-Flachdetektors 30 angeordnet sind und in den mit Hilfe des Röntgen-Flachdetektors erzeugten Bildern nicht sichtbar sind. Diese Laserquellen 50 geben fächerförmig Licht ab: Es ist ein Fächerwinkel α definiert, über den sich der Fächer erstreckt, und sämtliche abgegebenen Laserstrahlen liegen in einer Ebene. Die beiden Ebenen schneiden sich in einer zentralen geraden Linie 52, und diese zentrale gerade Linie 52 ist für einen Betrachter gut zu erkennen. Sieht man nun die beiden Laserquellen 50 als Zielführungssystem, zumindest als Teil desselben an, ist die Zieldarstellung, entsprechend Schritt S20 in 1 und S26 in 2, dann erreicht, wenn die Verlängerung der geraden Linie 52 den Soll-Einstichpunkt am Patienten und die weitere Verlängerung das Punktionsziel, d. h. den einen ausgewählten Punkt im Patienten, erreicht. Grundsätzlich könnte eine Ausrichtung der Punktionsnadel anhand dieses Strahls 52 erfolgen. Bevorzugt wird nun aber ein Laserpointer 38 an der geraden Linie 52 ausgerichtet, und dann kann der Röntgen-Flachdetektor 30' weggefahren werden, um gegebenenfalls bei der Aufnahme von Fluoroskopiebildern verwendet zu werden, und der Laserpointer 38 dient als Teil des Zielführungssystems, das beim Durchführen der Punktion gemäß Schritt S22 verwendet wird. Der Laserpointer 38 kann an einem Stativ nach Art des in 3 und 4 gezeigten Stativs, gegebenenfalls ohne Positionssensor 28, angeordnet sein, wenn er an der geraden Linie 52 ausgerichtet wird.
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An einem solchen Stativ kann auch ein Gestell nach Art des in 9 und 10 gezeigten Gestells 54 angeordnet sein. Das Gestell 54 umfasst zwei Arme 56, an denen jeweils eine Laserquelle 58 angebracht ist, die wie die Laserquellen 50 fächerförmig Licht abgeben. Die Schnittpunkte des Laserfächers definieren eine gerade Linie 60. Diese ist besonders gut sichtbar, wenn das Laserlicht auf ein festes Objekt trifft. Aus diesem Grund ist vorgesehen, dass die Stangen 56 über eine Verbindungsstange 62 miteinander verbindbar sind, die einen Durchlass 64 für einen Ausrichtungshilfestab 66 umfassen. Mit Hilfe dieses Stabes 66 wird ein Vektor 68 definiert, der wie der Vektor 48 aus 7 eine vorbestimmte Blickrichtung auf den Patienten definiert, die letztendlich die Einstichrichtung (Punktionsrichtung) sein soll. Bei Verwendung des Röntgen-Flachdetektors 30' gemäß 8 wird zunächst der Röntgen-Flachdetektor 30' in die Zielstellung gebracht. Dann wird der Stab 66 an der geraden Linie 52 ausgerichtet. Die Stangen 56 werden so gestellt, dass sich die von den Laserquellen 58 ausgehenden Laserfächer in einer Linie 60 schneiden, die eine Verlängerung der Linie 52 ist. Anschließend kann der Röntgen-Flachdetektor 30' weggefahren werden. Es kann auch der Stab 66 entfernt werden, und eine im Ganzen mit 70 bezeichnete Punktionsnadel kann dann an dem von den Laserquellen 58 ausgehenden gefächerten Laserlicht, insbesondere der Geraden 60, ausgerichtet werden. Die Verwendung eines Laserfächers beim Stativ 54 hat insbesondere den Vorteil, dass die Punktionsnadel 70 das Stativ 54 durchgreifen kann, was insbesondere dann wünschenswert sein kann, wenn eine besonders lange Punktionsnadel 70 verwendet wird. Wird ein Laserpointer nach Art des Laserpointers 38 verwendet, muss hingegen die Punktionsnadel vollständig zwischen Laserpointer 38 und Patient 46 passen.
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Es sind weitere Zielführungssysteme zusätzlich zu den in den 3 bis 10 gezeigten Zielführungssystemen denkbar.
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Herzstück der Erfindung ist die Verwendung des in Schritt S10 bereitgestellten 3-D-Bilddatensatzes und das Anpassen der Darstellung gemäß Schritt S18 an die Bewegung gemäß Schritt S16, bzw. umgekehrt das Anpassen der Bewegung gemäß Schritt S26 an die Soll-Darstellung, die in Schritt S24 definiert wird.