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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Lithotripsie-Einrichtung mit einer
Stoßwellenquelle
zum Erzeugen einer in einem Fokus fokussierten Stoßwelle und
mit einer Röntgeneinrichtung
mit einem Röntgenempfänger und
einer Röntgenquelle
zum Erzeugen eines Röntgenbildes
aus der Umgebung eines zu zerstörenden
Konkrementes.
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Bei
der Lithotripsie handelt es sich um eine therapeutische Methode,
ein im Körper
eines Lebewesens befindliches Konkrement ohne operativen Eingriff
mit Hilfe einer fokussierten Stoßwelle zu zerstören. Um
Schäden
in dem das Konkrement umgebenden Gewebe weitgehend zu vermeiden,
ist es einerseits erforderlich, den Fokus exakt im Konkrement zu
positionieren. Andererseits ist es auch notwendig, den Fortschritt
bei der Zerstörung
des Konkrements zu visualisieren um die Anzahl der erforderlichen
Stoßwellen-Impulse
auf das therapeutisch notwendige Minimum zu begrenzen.
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Zur
Ortung und zur Visualisierung des Konkrements ist es beispielsweise
aus der
DE 197 46 956
A1 bekannt, einen Lithotripter mit einer Röntgeneinrichtung
zu koppeln. Bei dieser Röntgeneinrichtung
handelt es sich um ein so genanntes C-Bogen-Röntgengerät, bei dem an einem Ende eines C-bogenförmigen Halters
eine Röntgenquelle
und am anderen Ende ein Röntgenempfänger angeordnet
ist. Eine Stoßwellenquelle
ist am Ende eines Tragarmes angeordnet, der passgenau und definiert mit
einem an der Röntgeneinrichtung
befindlichen Halteteil gekoppelt ist. Durch diese passgenaue Kopplung
kann erreicht werden, dass der Fokus der von der Stoßwellenquelle
erzeugten Stoßwelle
mit dem Isozentrum des C-Bogen-Röntgengerätes zusammenführt. Der
C-bogenförmige
Halter kann um dieses Isozentrum geschwenkt werden, so dass das Konkrement
aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen erfasst werden kann.
Dies ermöglicht
dessen exakte Positionierung im I sozentrum und somit im Fokus der
Stoßwelle.
Darüber
hinaus kann auch das Fortschreiten der Zerstörung des Konkrements aus verschiedenen
Richtungen überwacht
werden.
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Durch
die statische Kopplung von Stoßwellenquelle
und Röntgenortungseinrichtung
liegt jedoch die Richtung, mit der die Stoßwelle in den Körper des
Patienten, der in der Regel auf einer höhenverstellbaren und waagerecht
verschiebbaren Liege liegt, fest. Abhängig von Lage und Form des
Konkrements kann es jedoch zweckmäßig sein, wenn der behandelnde
Arzt auch über
die Möglichkeit
verfügt, die
Einschallrichtung flexibel zu wählen,
um einen maximalen therapeutischen Erfolg bei minimaler Belastung
des Patienten zu erzielen.
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Um
eine erhöhte
Flexibilität
bei der Positionierung der Stoßwellenquelle
zu erreichen, ist es beispielsweise aus der
DE 10 2005 028 876 B3 bekannt, das
zur Röntgenortung
verwendete C-Bogen-Röntgengerät und die
Stoßwellenquelle
mechanisch voneinander zu entkoppeln, indem die Stoßwellenquelle um
das Isozentrum eines Röntgen-C-Bogengerätes schwenkbar
an einem separaten C-Bogen gelagert wird.
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Eine
zusätzliche
Erhöhung
der Freiheitsgrade bei der Positionierung der Stoßwellenquelle
wird bei der in der
DE
103 42 016 A1 vorgeschlagenen Lithotripsie-Einrichtung
erreicht, bei der die Stoßwellenquelle
schwenkbar an einem Gelenkarm angeordnet ist, so dass es möglich ist,
die Stoßwellenquelle in
unterschiedlichen Positionen relativ zum Isozentrum des C-Bogen-Röntgengerätes zu positionieren.
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Eine
gegenüber
einem C-Bogen-Röntgengerät höhere Flexibilität bei der
Positionierung von Röntgenquelle
und Röntgenempfänger ist
grundsätzlich
auch in der reinen Röntgendiagnostik
angestrebt. So ist es beispielsweise aus der
EP 0 220 501 A1 bekannt,
bei einer Röntgendiagnostikanlage
sowohl die Röntgenquelle,
als auch den Röntgenempfänger und die
Patientenliege mit mehrgliedrigen Roboterarmen frei im Raum zu positionieren,
wobei bei der bekannten Anordnung die Basiskonsolen der Trag- oder
Roboterarme an ortsfest im Behandlungsraum montierten Konsolen angeordnet
sind.
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In
der
DE 10 2005
012 700 A1 ist eine Röntgeneinrichtung
offenbart, bei der Röntgendetektor und
Röntgenquelle
an den Schenkeln einer u-förmigen
Halterung angeordnet sind, die an einem 6 Drehachsen aufweisenden
Roboterarm eines Industrieroboters angebracht ist.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, eine Lithotripsie-Einrichtung
anzugeben, die dem Therapeuten eine erhöhte Flexibilität sowohl
bei der Positionierung der Stoßwellenquelle
als auch bei der Positionierung einer zur Überwachung der Stoßwellentherapie
eingesetzten Röntgeneinrichtung
ermöglicht.
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Die
genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung
gelöst
mit einer Lithotripsie-Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches
1. Eine solche Lithotripsie-Einrichtung enthält eine Stoßwellenquelle zum Erzeugen
einer in einem Fokus fokussierten Stoßwelle und eine Röntgeneinrichtung
mit einem Röntgenempfänger und
einer Röntgenquelle
zum Erzeugen eines Röntgenbildes
aus der Umgebung eines zu zerstörenden
Konkrementes, wobei Röntgenempfänger und
Röntgenquelle
an zumindest einem ersten mehrachsigen Roboter angeordnet sind.
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Durch
diese Maßnahme
ist eine gegenüber üblicherweise
verwendeten C-Bogen-Röntgengeräten erhöhte Flexibilität bei der
Positionierung von Röntgenempfänger und
Röntgenquelle
gegeben. Diese können
dann auf beliebigen Bahnen, beispielsweise kreisförmig, elliptisch
oder schraubenförmig um
den Patienten bewegt werden. Dies ermöglicht die Erzeugung von 2D-
oder 3D-Röntgenbildern
mit verbesserter diagnostischer Aussagekraft. Durch die mit Hilfe
des mehrachsigen Roboters mögliche
freie Positionierbarkeit der Röntgeneinrichtung,
d. h. der Lage der Röntgenstrahlachse
und zumindest der Position von Röntgenempfänger und
gegebenenfalls unabhängig
davon auch der Position der Röntgenquelle
kann beispielsweise auch der Abstand zwi schen Patient und Röntgenquelle
variiert werden, ohne dass es hierzu notwendig ist, die Position
eines Patientenlagertisches zu verändern. Außerdem ist es möglich, die
Röntgenquelle
je nach Bedarf oberhalb oder unterhalb des Patienten zu positionieren.
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Die
Lithotripsie-Einrichtung gemäß der Erfindung
ermöglicht
einen besseren Zugang des behandelnden Arztes zum Patienten, wesentlich
flexiblere und neue Prozeduren und eine bessere dem medizinischen
Workflow angepasste Anordnung von zusätzliche Werkzeugen und Geräten um den
Patienten.
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Wenn
Röntgenempfänger und
Röntgenquelle
voneinander unabhängig
positionierbar an verschiedenen ersten Robotern angeordnet sind,
ist eine besonders hohe Flexibilität bei der Auswahl der geometrischen
Anordnung von Röntgenempfänger und
Röntgenquelle
gegeben, indem beispielsweise zusätzlich auch der Abstand zwischen
Röntgenquelle
und Röntgenempfänger verändert werden
kann.
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Alternativ
hierzu kann in einer vereinfachten Ausführungsform vorgesehen sein,
dass Röntgenempfänger und
Röntgenquelle
gemeinsam in relativ zueinander ortsfester Relation an einem Träger, beispielsweise
ein C- oder U-förmiger
Bügel,
befestigt sind, der am ersten Roboter angeordnet ist. Durch diese
Maßnahme
wird der für
die Steuerung der Röntgeneinrichtung
benötigte
Aufwand verringert.
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Die
Stosswellenquelle kann, wie es im Stand der Technik bekannt ist
in einem C-Bogen an einer Halterung für den Patientenlagertisch gelagert
sein. In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Stoßwellenquelle
an einem zweiten mehrachsigen Roboter angeordnet. Auf diese Weise
kann auch die Stoßwellenquelle
mit einer erhöhten
Anzahl von Freiheitsgraden im Raum und damit relativ zum Patienten
positioniert werden.
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Als
erste oder als zweiter Roboter sind vorzugsweise so genannte mehrachsige
Knickarm-Roboter vorgesehen, wie sie beispielsweise von der KUKA
Roboter GmbH, Augsburg, Deutschland, vertrieben werden.
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Der
erste oder die ersten Roboter und/oder der zweite Roboter können im
Behandlungsraum fest an der Decke, einer Wand oder am Boden montiert sein.
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Eine
zusätzlich
erhöhte
Flexibilität
ist gegeben, wenn der erste oder die ersten Roboter und/oder der
zweite Roboter jeweils auf einer mobilen Konsole angeordnet sind,
die beispielsweise mit Hilfe von Rollen oder Rädern, ein freies Positionieren der
Roboter im Behandlungsraum ermöglichen,
wobei insbesondere die Bewegung der Konsolen im Behandlungsraum
durch motorische Antriebe unterstützt wird. Alternativ hierzu
ist es auch möglich,
den ersten oder die ersten Roboter und/oder den zweiten Roboter
an einer Deckenschiene anzuordnen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein
in der Höhe
und in Längs-
und Querrichtung motorisch oder manuell verstellbarer Patientenlagerungstisch
vorgesehen. Dies verschafft dem Therapeuten zusätzliche Möglichkeiten bei der Positionierung
des Patienten. Alternativ hierzu kann der Patientenlagerungstisch
auch an einem dritten mehrachsigen Roboter angeordnet sein.
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Um
die Betriebssicherheit zu erhöhen
und fehlerhafte Positionierungen der beweglichen Anlagenkomponenten
zu vermeiden, enthält
die Lithotripsie-Einrichtung in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung
eine Kollisionsüberwachungseinheit,
mit der verhindert wird, dass die Roboter miteinander oder mit anderen
Anlagenkomponenten kollidieren. Dies kann beispielsweise dadurch
erfolgen, dass beim Unterschreiten eines kritischen Abstandes ein
Alarm ausgelöst
und das Bedienpersonal entsprechend gewarnt wird.
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Eine
besonders sichere Kollisionsüberwachung
ist möglich,
wenn die Bewegung eines Anlagenteils, beispielsweise eines Roboterarmes
oder einer Konsole bei Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestabstandes
zu einem der anderen Anlagenteile automatisch blockiert wird.
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Zur
weiteren Erläuterung
der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiel
der Zeichnung verwiesen. Es zeigen:
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1 eine
Lithotripsie-Einrichtung gemäß der Erfindung
in einer schematischen Prinzipdarstellung,
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2 ein
weiteres Beispiel für
eine Lithotripsie-Einrichtung
in einem schematischen Blockschaltbild.
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Gemäß 1 umfasst
die Lithotripsie-Einrichtung eine Stoßwellenquelle 2 und
eine bildgebende Röntgeneinrichtung 4 mit
einem Röntgenempfänger 6 und
einer Röntgenquelle 8.
Röntgenempfänger 6 und
Röntgenquelle 8 sind
jeweils an einem ersten mehrachsigen Roboter 10 bzw. 12 angeordnet,
die im Ausführungsbeispiel
auf im Behandlungsraum frei positionierbare mobile Konsolen 14 bzw. 16 montiert sind,
wie dies durch den Doppelpfeil 18 angedeutet ist. Im Beispiel
ist auch die Stoßwellenquelle 2 am freien
Ende eines zweiten mehrachsigen Roboters 20 angeordnet,
der auf einer mobilen Konsole 22 montiert ist, die ebenfalls
frei in einem Behandlungsraum verfahren werden kann.
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Zur
Lagerung des in der Figur nicht dargestellten Patienten ist ein
Patientenlagerungstisch 24 vorgesehen, der ebenfalls mit
einer Mehrzahl von Freiheitsgraden, beispielsweise in der Höhe und in Längs- und
Querrichtung verstellbar im Raum positioniert werden kann, wie dies
durch die in der Figur dargestellten Pfeile veranschaulicht ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Patientenlagerungstisch 24 um
verschiedene Raumachsen geneigt bzw. gekippt werden und/oder in
der Horizontalebene oder im Raum kreis- oder ellipsenförmige Rotationsbewegungen
um einen festen Punkt ausführen. Grund sätzlich ist
es auch möglich,
den Patientenlagerungstisch 24 am Arm eines dritten mehrachsigen Roboters
anzuordnen.
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Zusätzlich zu
einer bildgebenden Röntgeneinrichtung 4 ist
außerdem
noch eine bildgebende Ultraschalleinrichtung vorgesehen, die in
der Figur durch einen Scannerkopf 26 symbolisch veranschaulicht
ist.
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Zur
Wiedergabe der von den bildgebenden Einrichtungen erzeugten Bilder,
2D- oder 3D-Röntgenbilder
oder Ultraschallbilder, ist eine aus einer Mehrzahl von Monitoren 28 bestehende
Wiedergabeeinrichtung 30 vorgesehen, mit der es dem behandelnden
Arzt möglich
ist, zugleich mit unterschiedlichen Bildgebungseinrichtungen gewonnene
aktuelle Bilder als auch im Laufe von Voruntersuchungen erzeugte
Bilder zu betrachten.
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Alternativ
zur Anordnung der mehrachsigen Roboter 10, 12, 20 auf
fahrbaren Konsolen 14, 16, 22 ist es
auch möglich,
alle oder einzelne Roboter 10, 12, 20 an
einem Deckenschienensystem anzuordnen.
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Gemäß 2 ist
für die
einzelnen Anlagenkomponenten einer Lithotripsie-Einrichtung gemäß der Erfindung
ein gemeinsamer Datenbus 40 vorgesehen, über die
die einzelnen Anlagenkomponenten miteinander kommunizieren. Aus
dem vom Röntgenempfänger 6 bereitgestellten
Bilddaten werden in einer Röntgenbildbearbeitungseinheit 42 Röntgenbilder
erzeugt und über
den Datenbus 40 bereitgestellt. Eine übergeordnete Systemsteuerung 44 steuert
sowohl die Position des Patientenlagerungstisches 24 als
auch die Position von Röntgenempfänger 6 und Röntgenquelle 8 sowie
einen Hochspannungsgenerator 46, mit dem eine im Beispiel
als Röntgenquelle 8 verwendete
Röntgenröhre mit
Hochspannung versorgt wird. Die Systemsteuerung 44 kommuniziert über den
Datenbus 40 außerdem
mit einer Steuereinrichtung 48 für die Positionierung der Stoßwellenquelle 2 und
für das
Auslösen
von Stoßwellen.
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Die
von einer bildgebenden Ultraschalleinrichtung 50 erzeugten
Bilddaten werden an eine Ultraschallbildbearbeitungseinheit 52 übermittelt,
die das von ihr erzeugte Ultraschallbild am Datenbus 40 bereitstellt.
Die erzeugten Bilder werden in einem Bilddatenspeicher 54 gespeichert. Über ein
mit dem Datenbus 40 verbundenes Interface 56 ist
es außerdem
möglich
weitere Patientendaten und Bilddaten des Patienten, die aus vergangenen
Untersuchungen vorliegen, am Datenbus 40 zur Verfügung zu stellen.
In einer Signalverarbeitungseinheit 58 werden außerdem am
Patienten aktuell während
der Stoßwellentherapie
gewonnene physiologische Daten, beispielsweise EKG, Atemfrequenz,
Blutdruck verarbeitet und ebenfalls am Datenbus 40 bereitgestellt.
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In
einer weiteren Bildverarbeitungseinheit
60 für die Röntgenbilder
werden diese einem speziellen Algorithmus unterzogen, um eine Weichteildarstellung
zu ermöglichen,
wie dies beispielsweise in der
DE 10 2004 057 308 A12 offenbart ist. Eine
Bildüberlagerungseinheit
62 dient
zur Segmentierung, Registrierung und Fusionierung der Ultraschallbilder
und der Röntgenbilder,
um auf diese Weise dem Therapeuten die Therapieführung zu erleichtern. Die erzeugten
Bilder sowie die für
die Behandlung relevanten physiologischen Daten werden in einer
eine Mehrzahl von Monitoren enthaltenden Wiedergabeeinrichtung
30 wiedergegeben.
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Für die Bedienung
der Lithotripsie-Einrichtung durch den Benutzer steht eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 64 zur
Verfügung,
die mit den einzelnen Anlagenkomponenten der Lithotripsie-Einrichtung ebenfalls über den
Datenbus 40 kommuniziert. Über die Eingabe/Ausgabe-Einheit 64 hat
der Benutzer die Möglichkeit,
verschiedene medizinische Programme, so genannte Organ, Therapie-
und Untersuchungsprogramme auszuwählen. Wird beispielsweise ein Therapieprogramm „Nierensteinzertrümmerung" angewählt, werden
alle Anlagenkomponenten, die Bildverarbeitung und die zugehörigen Positionen
von Röntgenquelle,
Röntgendetektor
und Patientenlagerung von der Systemsteuerung 44 eingestellt
und automatisch angefahren.
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Mit
einer Mehrzahl von Sensoren 66 wird außerdem die räumliche
Lage der einzelnen beweglichen Anlagenkomponenten der Lithotripsie-Einrichtung – Röntgeneinrichtung 4,
Stoßwellenquelle 2,
Patientenlagerungstisch 24, Ultraschalleinrichtung 50 erfasst
und an eine Kollisionsüberwachungseinheit 68 weitergeleitet,
in der die Positionen der Anlagenteile überwacht werden, um eine Kollision
der des oder der Roboter oder anderer frei beweglicher Anlagenteile
miteinander oder mit anderen Anlagenteilen zu verhindern.
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Im
Ausführungsbeispiel
gemäß 2 sind Röntgenempfänger 6,
vorzugsweise ein so genannter aSi-Detektor, und Röntgenquelle 8,
in der Regel eine Röntgenröhre, beispielhaft
nicht wie in 1 dargestellt an separaten ersten
mehrachsigen Robotern sondern gemeinsam in relativ zueinander ortsfester
Position an einem Träger 102,
im Beispiel eine C-bogenförmige
Halterung, am Arm eines einzigen ersten Roboters 104, im
Beispiel ein so genannter Knickarm-Roboter, angeordnet.
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Die
Führung
der beweglichen Komponenten der Anlagenteile kann außerdem alternativ
zu einer über
die Eingabe/Ausgabe-Einheit 64 möglichen Fernsteuerung
manuell durch den Benutzer erfolgen und zusätzlich motorisch unterstützt sein.
Zu diesem Zweck sind in die beweglichen Anlagenteile Messsonden
eingefügt,
die nach Überschreiten
einer definierten Grenze der für
die Verstellung erforderlichen Kraft die motorischen Unterstützungen
einschalten bzw. die motorische Kraft erhöhen.