-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein bildgebendes System, insbesondere
einen Computertomographen, mit einer Lagerungsvorrichtung zur Lagerung
und variablen Positionierung eines Patienten längs einer Systemachse z des
bildgebenden Systems, einer Systemebene, die durch die Systemachse
z und eine Vertikale aufgespannt wird, und wenigstens einer relativ
zum bildgebenden System, variabel positionier- und orientierbaren,
mit dem bildgebenden System zum Signal- und/oder Datenaustausch
leitungsgebunden oder leitungsungebunden verbindbaren funktionalen
Einheit, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines ebensolchen bildgebenden
Systems.
-
Bildgebende
Systeme und bildgebende Verfahren, wie beispielsweise die Computertomographie
(CT) oder die Magnetresonanztomographie (MR), werden heute im medizinischen
Bereich zur Diagnostik und auch für interventionelle Anwendungen
eingesetzt. Insbesondere die Computertomographie ist heute ein weit
verbreitetes und anerkanntes medizinisches Untersuchungsverfahren.
Das Ziel bei Computertomographieverfahren, wie der Mammographie,
der Angiographie, ist zunächst
die Darstellung der Schwächung
eines Röntgenstrahles
entlang seines Weges von der Strahlungsquelle (Röntgenquelle) zum Detektorsystem
(Röntgendetektor)
in einem Projektionsbild. Diese Schwächung wird von den durchstrahlten
Materialien entlang des Strahlenganges verursacht, so dass die Schwächung auch
als Linienintegral über
die Schwächungskoeffizienten
aller Volumenelemente (Voxel) entlang des Strahlweges verstanden
werden kann. Insbesondere bei der Röntgen-Computertomographie (CT),
ist es über
Rekonstruktionsverfahren möglich,
von den projizierten Schwächungsdaten
auf die Schwächungskoeffizienten μ der einzelnen
Voxel zurückzurechnen
und damit zu einer erheblich sensitiveren Untersuchung als bei reiner
Betrachtung von Projektionsbildern zu gelangen.
-
Zur
Darstellung der Schwächungsverteilung
wird statt des Schwächungskoeffizienten μ in der Regel ein
auf den Schwächungskoeffizienten
von Wasser normierter Wert, die so genannte CT-Zahl, verwendet.
Diese berechnet sich aus einem aktuell durch Messung ermittelten
Schwächungskoeffizienten μ nach folgender Gleichung:
mit der CT-Zahl C in der
Einheit Hounsfield [HU]. Für
Wasser ergibt sich ein Wert C
H₂O =
0 HU und für
Luft ein Wert C
L = –1000 HU. Da beide Darstellungen
ineinander transformierbar bzw. äquivalent
sind, bezeichnet im Folgenden der allgemein gewählte Begriff Schwächungswert
oder Schwächungskoeffizient
sowohl den Schwächungskoeffizienten μ als auch
den CT-Wert.
-
Für die Aufnahme,
Auswertung und Darstellung der dreidimensionalen Schwächungsverteilung
werden moderne Röntgen-Computertomographiegeräte (CT-Geräte) eingesetzt.
Typischerweise umfasst ein CT-Gerät eine Strahlenquelle, die
ein kollimiertes, pyramiden- oder fächerförmiges Strahlenbündel durch
das Untersuchungsobjekt, bspw. einen Patienten, auf ein aus mehreren
Detektorelementen aufgebautes Detektorsystem richtet. Je nach Bauart
des CT-Gerätes
sind die Strahlungsquelle und das Detektorsystem bspw. auf einer
Gantry oder einem C-Arm angebracht, die um eine Systemachse (z-Achse)
mit einem Winkel Φ rotierbar sind.
Weiterhin ist eine Lagerungsvorrichtung für das Untersuchungsobjekt vorgesehen,
die entlang der Systemachse (z-Achse) verschoben bzw. bewegt werden
kann. Während
der Aufnahme produziert jedes von der Strahlung getroffene Detektorelement
des Detektorsystems ein Signal, das ein Maß der Gesamttransparenz des
Untersuchungsobjektes für
die von der Strahlungsquelle ausgehende Strahlung auf ihrem Weg
zum Detektorsystem bzw. der entsprechenden Strahlungsschwächung darstellt.
Der Satz von Ausgangssignalen der Detektorelemente des Detektorsystems,
der für
eine bestimmte Position der Strahlungsquelle gewonnen wird, wird
als Projektion bezeichnet. Die Position, ausgehend von welcher das
Strahlenbündel
das Untersuchungsobjekt durchdringt, wird infolge der Rotation der
Gantry/des C-Arms ständig
verändert.
Eine Abtastung (Scan) umfasst dabei eine Vielzahl von Projektionen,
die an verschiedenen Positionen der Gantry/des C-Arms und/oder der
verschiedenen Positionen der Lagerungsvorrichtung gewonnen wurden.
Man unterscheidet dabei sequentielle Scan-Verfahren und Spiral-Scan-Verfahren.
-
Auf
Basis des bei einem Scan erzeugten Datensatzes kann ein zweidimensionales
Schnittbild einer Schicht des Untersuchungsobjektes rekonstruiert
werden. Die Quantität
und Qualität
der während
eines Scans erfassten Messdaten hängen von dem verwendeten Detektorsystem
ab. Mit einem Detektorsystem, das ein Array aus mehreren Zeilen
und Spalten von Detektorelementen umfasst, können mehrere Schichten gleichzeitig
aufgenommen werden. Heute sind Detektorsysteme mit 256 oder mehr
Zeilen bekannt. Die erzeugten Scan- und/oder Bilddaten werden in
einer Speichereinrichtung des CT-Gerätes gespeichert.
-
Zur
Anzeige der erzeugten Scan- und/oder Bilddaten werden Monitore oder
Bildschirme verwendet, die insbesondere für interventionelle Anwendungen
im Bereich der Lagerungsvorrichtung bereitgestellt werden. Typischerweise
ist hierbei der Monitor an einem Deckenstativ mit ein- oder mehrgliedrigem
Schwenkarm angebracht, so dass der Monitor im Bereich der Lagerungsvorrichtung
für eine
Bedienperson oder einen Operateur optimal positionierbar ist.
-
Bei
der Darstellung der von bildgebenden Systemen erzeugten Scan- und/oder
Bilddaten kommt es jedoch häufig
zu Orientierungs- und Interpretationsschwierigkeiten aufgrund der
Position des Monitors relativ zum bildgebenden System bzw. zur Lagerungsvorrichtung.
-
Diese
Problematik wird in 1 (Stand der Technik) veranschaulicht. 1 zeigt
schematisiert ein CT-Gerät 1 mit
einem auf einer Lagerungsvorrichtung 2 liegenden Patienten 3.
Für einen
interventionellen Eingriff wird dem Radiologen 4 auf dem
an einem Deckenstativ 5 angebrachten Monitor 6a eine
Aufnahme eines sagittalen Schnittes des Patienten (DICOM Bild) dargestellt.
Dieses Bild besitzt eine „Kopf"- und eine „Fuß"-Ausrichtung, d.
h. eine Rechts-Links-Orientierung. Wurde der Patient wie in 1 gezeigt,
mit dem Kopf zuerst gescannt, so entspricht die rechte Seite des
dargestellten Monitorbildes der „Kopf"-Richtung, und die linke Seite der „Fuß"-Richtung. In der
in 1 dargestellten Anordnung des Monitors 6a stimmt
das Monitorbild aus Sicht des Radiologen jedoch nicht mit der tatsächlichen
Lage bzw. Orientierung des Patienten auf der Lagerungsvorrichtung 2 überein.
Wird dagegen der Monitor auf die andere Seite (linke Seite) der
Lagerungsvorrichtung 2 positioniert, so stimmt die Orientierung
des auf dem Monitor dargestellten sagittalen Schnittbildes aus Sicht
eines dann auf der rechten Seite der Lagerungsvorrichtung arbeitenden
Radiologen, mit der tatsächlichen
Lage des Patienten auf der Lagerungsvorrichtung überein, so dass der Radiologe
während
des interventionellen Eingriffes andauernd, abhängig von der Positionierung
des Anzeigemittels, zum Umdenken gezwungen ist. Diese Problematik
birgt erhebliche Patientenrisiken und stellt eine gewichtige Fehlerquelle
bei interventionellen Eingriffen dar. Bei einem Irrtum des Radiologen
können
im schlimmsten Fall schwerwiegende Verletzungen die Folge sein (Blutungen,
Pneumothorax, etc.).
-
Die
gleiche Problematik zeigt sich, wenn bei interventionellen Anwendungen
simultan drei separate Schichtbilder, d. h. eine zentrale und zwei
benachbarte Schichten, von denen eine dem Kopf, eine dem Fuß zugewandt
ist, akquiriert und gleichzeitig in einer bestimmten Anordnung angezeigt
werden. Auch hier bestehen Verwechslungsrisiken, wenn die Anordnung
der dem Fuß bzw.
dem Kopf zugewandten Schnittbilder auf der Monitordarstellung mit
der tatsächlichen
Patientenorientierung nicht übereinstimmt.
-
Analoge
Probleme ergeben sich bei mobilen Bedieneinheiten bildgebender Systeme,
die im Scanraum eingesetzt werden. Es handelt sich hierbei um Bedienpulte
mit wesentlichen Gantry-Bedienfunktionen,
wie Lagerungsvorrichtungstisch auf/ab/rein/raus, Laserlicht an/aus,
Sonderfunktionen, etc. Diese Bedieneinheiten sind typischerweise
auf verfahrbaren Stativen oder Pulten montiert, die deren flexible
Positionierung links oder rechts der Lagerungsvorrichtung ermöglichen.
Zum Verfahrens der Lagerungsvorrichtung entlang der Systemachse
z weisen sie zumeist einen Joystick auf, dessen Stellungen recht
bzw. links relativ zur Bedieneinheit ein Verfahren der Lagerungsvorrichtung
in das bildgebende System hinein, bzw. heraus bewirken. Dabei ergeben
sich bspw. folgende Schaltzustände:
Joystick
an der Bedieneinheit vom Benutzer aus nach links: Tisch fährt in die
Gantry hinein.
Joystick an der Bedieneinheit vom Benutzer aus
nach rechts: Tisch fährt
aus der Gantry heraus.
-
Steht
diese Bedieneinheit bspw. auf der linken Seite der in 1 dargestellten
Lagerungsvorrichtung, so dass die Bedienperson die Bedieneinheit
und die Lagerungsvorrichtung vor sich sieht, so stimmen Joystickstellung
mit der dadurch veranlassten Verfahrrichtung der Lagerungsvorrichtung überein.
-
Wird
die Bedieneinheit nun auf die gegenüberliegenden rechte Seite der
Lagerungsvorrichtung positioniert, bleibt die vorstehende Zuordnung
von Joystickstellung und die dadurch hervorgerufenen Steuerbefehle an
die Lagerungsvorrichtung bestehen. Allerdings stimmt nun die Bewegungsrichtung
des Joysticks nicht mehr mit der dadurch hervorgerufenen Bewegungsrichtung
der Lagerungsvorrichtung überein,
sodass die Bedienperson auch hier zum Umdenken gezwungen ist.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, ein bildgebendes System und ein Verfahren
zum Betrieb eines bildgebenden Systems anzugeben, bei dem die vorstehend
beschriebenen Probleme des Standes der Technik vermieden werden.
-
Die
Aufgabe wird mit dem bildgebenden System gemäß Patentanspruch 1 und dem
Verfahren gemäß Patentanspruch
27 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche oder
lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen
entnehmen.
-
Der
Begriff „bildgebendes
System" wird im
Folgenden weit gefasst verstanden. Darunter fallen sämtliche
bildgebenden Modalitäten
wie CT-, MR-Geräte,
etc., inklusive einer zugehörigen
Lagerungsvorrichtung zur Lagerung und variablen Positionierung eines
Patienten oder eines Untersuchungsobjektes längs einer Systemachse z des
bildgebenden Systems, sowie relativ zum bildgebenden System, variabel
positionier- und orientierbare, mit dem bildgebenden System zum
Signal- und/oder Datenaustausch leitungsgebunden oder leitungsungebunden
verbindbare funktionale Einheiten. Neben der Systemachse z, wird
für das
erfindungsgemäße bildgebende
System eine Systemebene definiert, wobei die Systemebene durch die
Systemachse z und die Vertikale aufgespannt wird. Die Langsachse
der Lagerungsvorrichtung sowie die Systemachse z sind parallel und
liegen typischerweise beide in der Systemebene.
-
Das
erfindungsgemäße bildgebende
System zeichnet sich dadurch aus, dass die funktionale Einheit wenigstens
ein Anzeigemittel mit verschiedenen vorgebbaren Anzeigemodi, zur
Anzeige zumindest von mit dem bildgebenden System erzeugten Bildern,
und/oder wenigstens ein Eingabemittel mit verschiedenen vorgebbaren
Eingabemodi zur Steuerung des bildgebende Systems und/oder der Lagerungsvorrichtung
aufweist, dass ein erstes Mittel vorgesehen ist, mit dem die aktuelle
Positionierung der Einheit relativ zum bildgebenden System ermittelbar
ist, und dass ein zweites Mittel vorgesehen ist, mit dem, abhängig von
der ermittelten aktuellen Positionierung der Einheit, die Anzeige-
und/oder Eingabemodi automatisiert umschaltbar sind.
-
Im
Folgenden werden zunächst
verschiedene Ausgestaltungen von Anzeige- und Eingabemitteln dargestellt.
-
Das
Anzeigemittel umfasst typischerweise einen Monitor oder einen Bildschirm,
auf dem je nach Bedarf zumindest ein oder mehrere, vom bildgebenden
System erzeugte Bilder in vorgebbaren Anzeigemodi darstellbar sind.
Natürlich
fallen andere Anzeigemittel wie Projektoren, Beamer etc. ebenfalls
unter die erfindungsgemäßen Anzeigemittel.
Zur Generierung der verschiedenen Anzeigemodi umfasst das Anzeigemittel
vorteilhafterweise eine programmierbare Bildbearbeitungseinheit.
Durch die Bildbearbeitungseinheit können beliebige Anzeigemodi
und/oder damit verbundene Bildbearbeitungen definiert und umgesetzt
werden.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Anzeigemittel einen ersten Anzeigemodus, bei dem ein
vom bildgebenden System erzeugtes Bild unverändert anzeigbar ist, und einen
zweiten Anzeigemodus, bei dem ein vom bildgebenden System erzeugtes
Bild einer vorgebbaren Bildbearbeitung durch das Anzeigemittel unterziehbar
ist und anschließend
als bearbeitetes Bild anzeigbar ist. Dass ein vom bildgebenden System
erzeugtes Bild unverändert
anzeigbar ist, bedeutet insbesondere, dass die Orientierung des
angezeigten Bildes, der Orientierung des Aufnahmeobjektes bzw. des
Patienten während
der Aufnahme entspricht. Wird ein Patient mit Kopf zuerst fußwärts gescannt,
so werden dabei der Kopf auf dem Bild rechts und die Füße links
dargestellt. Die Bildbearbeitung im zweiten Anzeigemodus ist beliebig
vorgebbar.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen bildgebenden
Systems erfolgt bei der Bildbearbeitung im zweiten Anzeigemodus
eine Bildspiegelung an einer Bildmittellinie, so dass gegenüber dem
vom bildgebenden Systems erzeugten Bild, dessen rechte und linke
Seite nach der Bildbearbeitung vertauscht anzeigbar sind.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Anzeigemittel einen Anzeigemodus, bei dem mehrere gleichzeitig
darzustellende, vom bildgebenden System erzeugte Bilder relativ
zueinander in einer vorgebbaren ersten Anordnung anzeigbar sind,
und einen Anzeigemodus, bei dem mehrere gleichzeitig darzustellende,
vom bildgebenden System erzeugte Bilder relativ zueinander in einer
vorgebbaren zweiten Anordnung anzeigbar sind.
-
In
einer zusätzlichen
Ausführungsform
umfasst das Anzeigemittel einen Anzeigemodus, bei dem mehrere gleichzeitig
darzustellende, vom bildgebenden System erzeugte Bilder jeweils
unverändert,
relativ zueinander in einer vorgebbaren ersten Anordnung anzeigbar
sind, und einen Anzeigemodus, bei dem mehrere gleichzeitig darzustellende,
vom bildgebenden System erzeugte Bilder nach einer jeweils individuell
vorgebbaren Bildbearbeitung durch die Anzeigeeinheit, als bearbeitete
Bilder in einer vorgebbaren zweiten Anordnung anzeigbar sind.
-
Die
variabel positionierbare Einheit des erfindungsgemäßen bildgebenden
Systems kann alternativ oder zusätzlich
zum Anzeigemittel ein Eingabemittel aufweisen. Weiterhin schließt das erfindungsgemäße bildgebende
System auch System-Varianten mit mehreren variabel positionierbaren
Einheiten ein, bspw. einer ersten Einheit mit einem Anzeigemittel
und einer zweiten Einheit mit einem Eingabemittel.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Eingabemittel ein bedienbares Regel- oder Schaltelement
in Art eines Joysticks, eines Umschalters, eines Schiebereglers,
eines Drehreglers, einer Computermaus, einer drehbaren Kugel (Trackball)
oder eines Schalters, wobei durch eine Bedienung des Regel- oder Schaltelementes
zumindest zwei elektrisch unterschiedliche Regel- oder Schaltzustände erzeugbar
sind. Weiterhin umfasst das Eingabemittel einen ersten Eingabemodus,
der eine vorgebbare erste Zuordnung zwischen den erzeugbaren Regel-
und Schaltzuständen
des Regel- oder Schaltelementes und jeweils erzeugbaren Steuersignalen,
zur Steuerung des bildgebende Systems und/oder der Lagerungsvorrichtung,
herstellt, und einen zweiten Eingabemodus, der eine vorgebbare zweite
Zuordnung zwischen den erzeugbaren Regel- und Schaltzuständen des
Regel- oder Schaltelementes und jeweils erzeugbaren Steuersignalen
und/oder Steuerzuständen,
zur Steuerung des bildgebende Systems und/oder der Lagerungsvorrichtung,
herstellt.
-
So
können
beispielsweise einem einfachen Kipp-Schalter je nach Stellung des
Kippschalters (rechts/links) die elektrischen Schaltzustände Ein/Aus
zugeordnet werden.
-
Einer
ersten Zuordnung entspricht:
Position
des Kippschalters | rechts | links |
elektrischer
Zustand der Schalters | ein | aus |
-
Einer
zweiten Zuordnung entspricht:
Position
des Kippschalters | rechts | links |
elektrischer
Zustand der Schalters | aus | ein |
-
Analog
können
den Stellungen eines Joysticks in einer ersten Zuordnung bestimmte
elektrische Steuerzustände,
und in einer zweiten Zuordnung andere Steuerzustände zugeordnet werden.
-
In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das Regel- oder Schaltelement
in Art eines Joysticks oder Umschalters ausgebildet und dient zur
Steuerung des Verfahrens der Lagerungsvorrichtung längs der
Systemachse z, wobei durch eine Bedienung des Joysticks zumindest
drei elektrisch unterscheidbare Regel- oder Schaltzustände erzeugbar
sind. Das Eingabemittel umfasst hierbei einen ersten Eingabemodus,
bei dem der zweite Regel- oder Schaltzustand einen Stillstand der
Lagerungsvorrichtung, der erste Regel- oder Schaltzustand ein Verfahren
der Lagerungsvorrichtung in Richtung auf das bildgebende System
zu, und der dritte Regel- oder Schaltzustand ein Verfahren der Lagerungsvorrichtung
in Richtung von dem bildgebenden System weg bewirkt. Weiterhin umfasst
das Eingabemittel einen zweiten Eingabemodus, bei dem der zweite Re gel-
oder Schaltzustand einen Stillstand der Lagerungsvorrichtung, der
erste Regel- oder Schaltzustand ein Verfahren der Lagerungsvorrichtung
in Richtung von dem bildgebende System weg, und der dritte Regel-
oder Schaltzustand ein Verfahren der Lagerungsvorrichtung in Richtung
auf das bildgebende System zu bewirkt.
-
Wesentliches
Merkmal der erfindungsgemäßen Einheit
mit Anzeige- und/oder Eingabemittel ist somit, dass letztere über verschiedene,
vorgebbare Anzeige- bzw. Eingabemodi verfügen und diese abhängig von der
vom ersten Mittel ermittelten aktuellen Positionierung der Einheit
durch ein zweites Mittel jeweils individuell umschaltbar sind. Sind
mehrere variable positionierbare Einheiten vorhanden, so ist entweder
durch das erste Mittel auch deren individuelle Positionierung ermittelbar,
oder es sind mehrere erste Mittel (30a, 30b, 30c,
...) verfügbar,
mit denen jeweils die Positionierung einer ihnen zugeordneten Einheit
relativ zum bildgebenden System ermittelbar ist. Entsprechende können mehrere
zweite Mittel (31a, 31b, 31c, ...) vorhanden
sein. Das erste Mittel umfasst vorzugsweise zumindest ein Sensorsystem
und eine Auswerteinheit mit der die vom Sensorsystem erzeugten Mess-Signale
auswertbar und daraus die aktuelle Positionierung der Einheit ermittelbar sind.
Vorzugsweise umfasst das erste Mittel oder das Sensorsystem zumindest
einen Sensor, der nach einem mechanischen und/oder akustischen und/oder
optischen und/oder elektrischen und/oder magnetischen und/oder elektromagnetischen
Wirkprinzip arbeitet oder einen oder mehrere justier- und/oder programmierbare
mechanische Schaltsensoren. Dem Fachmann sind entsprechende Positionserfassungssysteme
und Positionserfassungsverfahren bekannt.
-
Grundsätzlich können mittels
des zweiten Mittels eine Vielzahl verschiedener Positionierungsbereiche für die Einheit
definiert und für
jeden dieser Positionierungsbereich jeweils ein bestimmter Anzeige-
bzw. Eingabemodus vorgegeben werden. Wird die Einheit dann von einem
Positionierungsbereich in einen anderen verschoben, so erfolgt an
der Grenzlinie der je weiligen Positionierungsbereiche durch das
zweite Mittel die entsprechende Umschaltung der Anzeige- bzw. Eingabemodi.
Das zweite Mittel verfügt
hierzu über
eine entsprechende programmierbare Steuereinheit.
-
In
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist mit dem ersten Mittel die Positionierung der Einheit relativ zu
der Systemebene des bildgebenden Systems ermittelbar, wobei zumindest
unterscheidbar ist, ob die Einheit im durch die Systemebene getrennten
ersten oder zweiten Halbraum oder genau in der Mitte der Halbräume positioniert
ist. Weiterhin sind mit dem zweiten Mittel die Anzeige- und/oder
Eingabemodi umschaltbar, wenn die Positionierung der Einheit vom
ersten in den zweiten Halbraum wechselt und umgekehrt. Wenn dabei die
Umschaltung, wie vorstehend beschrieben, von einen Anzeigemodus,
bei dem ein vom bildgebenden System erzeugtes Bild unverändert anzeigbar
ist, auf einen Anzeigemodus erfolgt, bei dem das vom bildgebenden System
erzeugte Bild einer Bildspiegelung an einer Bildmittellinie unterzogen
wird, so dass gegenüber
dem vom bildgebenden Systems erzeugten Bild, dessen rechte und linke
Seite nach der Bildbearbeitung vertauscht anzeigbar sind, werden
insbesondere die eingangs angeführten
Seitendarstellungsprobleme bei interventionellen Anwendungen gelöst. Für einige
Anwendungen und Aufgabenstellungen ist die Umschaltung verschiedener
Anzeige- oder Eingabemodi der Anzeige- oder Eingabemittel allein
auf Basis der Positionierung der Einheit nicht ausreichend, da hierfür auch die
Orientierung der Einheit relativ zum bildgebenden System eine Rolle spielt.
Für derartige
Anwendungen ist in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform
des erfindungsgemäßen bildgebenden
Systems vorgesehen, dass mit dem ersten Mittel oder einem dritten
Mittel eine aktuelle räumliche
Orientierung der Einheit ermittelbar ist. Weiterhin sind mit dem
zweiten Mittel die Anzeige- und/oder Eingabemodi, abhängig von
der ermittelten aktuellen Positionierung und der ermittelten aktuellen
Orientierung der Einheit, automatisiert umschaltbar. Unter der Orientierung
der Einheit relativ zum bildgebenden System ist hierbei die geometrische
Ausrichtung oder Anordnung der Einheit relativ zum bildgebenden
System zu verstehen.
-
In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Einheit an einem
Ende, eines Gelenke und zumindest ein Armelement aufweisenden, am
anderen Ende fixierten Schwenkarms derart angebracht, dass die Einheit
in einem Schwenkbereich positionierbar ist, der sich im Bereich
der Lagerungsvorrichtung zu beiden Seiten der Systemebene erstreckt.
Der auch als Deckenstativ bezeichnete Schwenkarm findet insbesondere Anwendung
für interventionelle
Anwendungen.
-
Zur
Erfassung der Positionierung der am Schwenkarm angebrachten Einheit
umfasst das erste Mittel vorteilhafterweise mit dem ersten Mittel
verbundene Gelenksensoren in den Gelenken des Schwenkarms, mit denen
die aktuelle Stellung der jeweiligen Gelenke erfassbar ist. Auf
Basis der von den Gelenksensoren erfassten und an des erste Mittel übermittelten
Gelenkstellungen und der relativ zum bildgebenden System bekannten
Fixierung des Schwenkarms kann das erste Mittel somit die Positionierung
der Einheit relativ zum bildgebenden System ermitteln. In einer
weiteren Ausführungsform
ist mit dem ersten Mittel neben der Positionierung auch die räumliche
Orientierung der Einheit auf Basis der von den Gelenksensoren erfassten
Gelenkstellungen ermittelbar. Dabei ist typischerweise die Einheit
selbst mittels eines Gelenkes an dem Schwenkarm angebracht, so dass
für eine
entsprechend positionierte Einheit, deren Orientierung bspw. für das Bedienpersonal
optimal einstellbar ist. Derartige Schwenkarme sind typischerweise
im Scanraum an der Decke oberhalb des bildgebenden Systems einseitig
fixiert. Die am Schwenkarm angebrachte Einheit weist typischerweise
ein Anzeigemittel, bspw. einen oder mehrere Monitore auf.
-
Bei
Interventionen ist zumeist, neben der, bezogen auf die tatsächliche
Orientierung des Patienten auf der Lagerungsvorrichtung, immer seitenrichtigen
Anzeige gescannter Bilder, auch die fortwährende Kommunikation des Radiologen
zu einer Bedienperson für
das bildgebende System, die sich meist in einem anderen Raum vor
einer Bedien-, Steuer und Auswertekonsole befindet, erforderlich.
Die Bedienperson lädt
z. B. Scan-Modi,
die der Radiologe für
eine optimale Durchführung
der Intervention benötigt.
Hierzu ist eine gute und reibungslose Verständigung zwischen dem Arzt im
Scanraum und der Bedienperson besonders wichtig.
-
In
einer vorteilhaften Ausführungsform
wird zur Sprachkommunikation zwischen einer ersten Bedienperson
am bildgebenden System und einer davon entfernten zweiten Bedienperson,
am Schwenkarm oder an der Einheit oder am bildgebenden System eine
erste Kommunikationseinheit angebracht ist, die leitungsgebundenen
oder leitungsungebundenen mit einer zweiten Kommunikationseinheit
am Ort der zweiten Bedienperson verbindbar ist. Typischerweise umfasst
eine Kommunikationseinheit ein Mikrofon, einen Lautsprecher und
Bedienelemente. Diese Lösung
unterstützt
den Radiologen, wenn er nicht direkt mit dem Bedienpanel im Scanraum
arbeiten möchte
oder es sich um Funktionen handelt, die exklusiv nur am Steuer-
oder Auswerterechner durchzuführen
sind.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
mit der ersten Kommunikationseinheit mittels Sprachsteuerung eine
Steuerung des bildgebenden Systems und/oder der Lagerungsvorrichtung und/oder
der Einheit möglich.
Hierzu ist die erste Kommunikationseinheit leitungsgebundenen oder
leitungsungebundenen mit dem bildgebenden System, und/oder der Lagerungsvorrichtung
und/oder der Einheit verbindbar, und derart ausgebildet, dass das
bildgebende System und/oder die Lagerungsvorrichtung und/oder die
Einheit über
die erste Kommunikationseinheit mittels Sprachsteuerung steuerbar
ist. Dabei wird bevorzugt mittels Sprachsteuerung ein Verfahren
der Lagerungsvorrichtung längs
der Systemachse z unter Vorgabe einer Verfahrrichtung gesteuert,
und/oder mittels Sprachsteuerung zwischen einem inkrementellen und
kontinuierlichen Verfahren der Lagerungsvorrichtung umgeschaltet,
und/oder dass auf dem Anzeigemittel ein Bild eines Bildstapels anzeigbar ist
und dass mittels Sprachsteuerung das anzeigbare Bild durch Scrollen
durch den Bildstapel auswählbar
ist. Weiterhin können
in einer Ausgestaltung mittels Sprachsteuerung die Anzeigemodi des
Anzeigemittels und/oder die Eingabemodi des Eingabemittels umgeschaltet
werden. Durch die Möglichkeit der
Sprachsteuerung (Voice Control) kann der Radiologe oder Operateur
ohne Änderung
seiner visuellen Aufmerksamkeit, eine Steuerung des bildgebenden
Systems bewirken.
-
Anstelle
einer Anbringung der variabel positionierbaren funktionalen Einheit
an ein Ende eines Schwenkarms, wie vorstehend beschrieben, kann
die Einheit auch als bedienbares Rack oder Pult ausgebildet sein,
das auf einer, um das bildgebende System, insbesondere um die Lagerungsvorrichtung,
vorhandenen Bodenfläche
verschieb- oder rollbar ist, oder in ein solches Rack oder Pult
integriert sein. In einer weiteren Ausfühungsform ist die Einheit als
ein mit Füssen
bedienbares variabel positionierbares Bodenschalt-, Pedal- oder Steuerelement
ausgebildet.
-
Der
das Verfahren zum Betrieb eines bildgebenden Systems betreffende
Teil der Aufgabe, wird durch die Merkmale des Anspruchs 27 gelöst. Das
Verfahren zum Betrieb eines bildgebenden Systems, nach einem der
Ansprüche
1 bis 25, zeichnet sich durch folgende Schritte aus: Ermitteln der
aktuellen Positionierung der Einheit relativ zum bildgebenden System,
und automatisiertes Umschalten der Anzeige- und/oder Eingabemodi
abhängig
von der ermittelten aktuellen Positionierung der Einheit.
-
Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand
von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es
zeigen:
-
1 eine
schematisierte Darstellung eines CT-Gerätes mit einer Lagerungsvorrichtung
und einem an einem Schwenkarm befestigten Anzeigemittel (Stand der
Technik),
-
2 eine
schematisierte Darstellung eines CT-Gerätes mit einer Lagerungsvorrichtung,
einem am Schwenkarm befestigten Anzeigemittel mit Monitor und Bildbearbeitungseinheit,
wobei abhängig
von der Positionierung des Anzeigemittels der Anzeigemodus, vorliegend
die Seitenorientierung, umgeschaltet wird,
-
3 eine
schematisierte Darstellung wie 2, wobei
abhängig
von der Positionierung des Anzeigemittels der Anzeigemodus, vorliegend
die Anordnung mehrerer gleichzeitig auf dem Monitor dargestellter Bilder,
umgeschaltet wird, und
-
4 ein
Ausführungsbeispiel
für das
erste Mittel zur Erfassung der Positionierung einer an einem Deckenstativ
angebrachten Einheit relativ zum bildgebenden System.
-
1 wurde
bereits vorstehend in der Einleitung beschrieben, worauf verwiesen
wird.
-
2 zeigt
eine schematisierte Darstellung eines CT-Gerätes 1 mit einem auf
einer Lagerungsvorrichtung 2 liegenden Patienten 3,
einen Radiologen 4, der einen interventionellen Eingriff
durchführt,
sowie eine an einem Schwenkarm 5 befestigte Einheit 6 mit
einem Anzeigemittel 6a. Das Anzeigemittel 6a umfasst
einen Monitor und eine Bildbearbeitungseinheit (nicht dargestellt).
Auf dem Monitor ist ein mit dem CT-Gerät aufgenommenes sagittales
Schnittbild entlang der Wirbelsäule
des Patienten erkennbar. Weiterhin ist ein erstes Mittel 30 vorgesehen,
das mit Gelenkstellungssensoren (nicht dargestellt) in den Gelenken 32 verbunden
ist und mit dem, auf Basis der von den Gelenkstellungssensoren erfassten
Daten, die aktuelle Positionierung der Einheit 6 relativ
zu einer durch die Längsachse
der Lagerungsvorrichtung 2 gehenden senkrechten Ebene ermittelbar
ist. Darüber
hinaus ist ein zweites Mittel 31 vorgesehen, das mit dem
ersten Mittel 30 und mit dem Anzeigemittel 6a verbunden
ist. Sobald die Einheit 6, durch entsprechende Bedienung
des Schwenkarms 5 vom durch die senkrechte Ebene getrennten
rechten Halbraum in den linken Halbraum wechselt und umgedreht, wird
durch das zweite Mittel 31 ein automatisches Umschalten
des Anzeigemodus im Anzeigemittel 6a veranlasst. Ist die
Einheit 6 im linken Halbraum (links von der Längsachse
der Lagerungsvorrichtung 2) positioniert, so wird das vom
CT-Gerät 1 erzeugte
Bild unverändert
dargestellt (erster Anzeigemodus). Ist die Einhiet 6 dagegen
im rechten Halbraum positioniert, dann wird das vom CT-Gerät 1 erzeugte
Bild erst einer Bildspiegelung unterzogen, so dass anschließend dessen
rechte und linke Seite gegenüber
dem unveränderten
Bild vertauscht dargestellt werden. Auf diese Weise wird sichergestellt,
dass die tatsächliche
Patientenlage aus Sicht des Radiologen mit der Bildorientierung übereinstimmt.
Der Radiologe kann sich so voll und ganz auf die Befundung bzw.
das Monitoring bei der Intervention konzentrieren. Probleme, die
im Stand der Technik durch ständig
erforderliches Umdenken wegen ggf. falscher Orientierung der Bilddarstellung
auftreten, entfallen somit. Damit minimieren sich auch die Patientenrisiken
bei Interventionen erheblich.
-
3 zeigt
ein zu 2 identisches CT-Gerät 1 mit dem Unterschied,
dass in 3 auf dem Monitor des Anzeigemittels 6a gleichzeitig
drei axiale Schnittbildaufnahmen mit der Bezeichnung „CENTER", „HEAD", „FEET" in zwei vorgegebenen
Anzeigemodi darstellbar sind, die sich in der Anordnung der jeweils
drei Schnittbilder unterscheiden, und die ebenfalls bei einer Positionierung
der Einheit 6 vom rechten in den linken Halbraum oder umgekehrt
umgeschaltet werden. Dabei bezeichnet „CENTER" immer das vom CT-Gerät 1 aufgenommene
mittlere Schnittbild, „HEAD" das vom mittleren
Schnittbild in Richtung Kopf benachbarte Schnittbild und „FEET" das vom mittleren
Schnittbild in Richtung Füße benachbarte
Schnittbild. In beiden Anzeigemodi wird das „CENTER" Schnittbild mittig, oberhalb der beiden
anderen Schnittbilder dargestellt. Die beiden Anzeigemodi unterscheiden
sich in der jeweils vertauschten Anordnung der Schnittbilder „HEAD" und „FEET" auf dem Monitorbild.
Durch die Umschaltung der Anzeigemodi stimmt die An ordnung der Schnittbilder „HEAD" und „FEET" aus Blickrichtung
des Radiologen, je nach Position (A, B) des Schwenkarms (Deckenstativs),
immer mit der Orientierung des vor ihm liegenden Patienten überein.
So kann sich der Radiologe ausschließlich bspw. auf eine schwierige
Nadelnavigation konzentrieren.
-
4 zeigt
einen Realisierungsvorschlag für
das erste Mittel 30, mit dem die aktuelle Positionierung der
Einheit 6 relativ zum bildgebenden System 1 ermittelt
wird, am Beispiel eines Deckenstativs. Das Deckenstativ ist an einem
Ende mittels einer Deckenbefestigung 33 im Scanraum an
der Decke über
dem CT-Gerät 1 befestigt.
Am anderen Ende des Deckenstativs ist das Anzeigemittel 6a mit
einem Monitor und einer Bildverarbeitungseinheit (nicht dargestellt)
angebracht. Das Deckenstativ weist drei Gelenke 32 auf,
die über
zwei Armelemente 34 miteinander verbunden sind und so ein
variables Positionieren der Einheit 6 im mit dem Deckenstativ
realisierbaren Schwenkbereich ermöglichen. Das erste Mittel 30 ist
leitungsgebunden mit an den Gelenken 32 justierbar angebrachten
Mikroschaltern (7, 8, 10, 11, 13, 14)
verbunden. Die Mikroschalter (7, 8, 10, 11, 13, 14)
werden von an den Gelenken 32 angeordneten Schaltnocken
(9, 12, 15), abhängig von der Gelenkstellung
geschaltet. Bei der Justage der Mikroschalter (7, 8, 10, 11, 13, 14)
wird das Deckenstativ mit der Einheit 6 zunächst auf
die Mitte der Lagerungsvorrichtung (die Nullposition) ausgerichtet.
Diese Position repräsentiert
die Umschaltposition. In der Umschaltposition werden nun alle Mikroschalter
(7, 8, 10, 11, 13, 14)
so justiert (verschiebbar angeordnet), dass alle Mikroschalter (7, 8, 10, 11, 13, 14)
durch die Schaltnocken (9, 12, 15) gedrückt sind. Über diese
Schaltstellungen ist das Deckenstativ nun kodiert. Wird die Einheit 6 nun
neu positioniert, verändern
sich die elektrischen Schaltzustände
der Mikroschalter (7, 8, 10, 11, 13, 14)
entsprechend. Anhand der aktuellen Schaltzustände an den einzelnen Mikroschaltern
(7, 8, 10, 11, 13, 14),
kann nun vom ersten Mittel 30 die Positionierung der Eiheit 6 ermittelt
werden. Wechselt dabei die Positionierung der Einheit 6 von
einer zur gegenüberliegenden
Seite der Lagerungsvorrichtung 2, oder umgedreht, d. h.
wird die zuvor justierte Umschaltposition überschritten, wird dies von
der Auswerteeinheit des ersten Mittels 30 erfasst. Das
zweite Mittel 31 veranlasst daraufhin eine Umschaltung
des Anzeigemodus im Anzeigemittel 6a. Das erste Mittel 30,
mit dem die aktuelle Positionierung der Einheit 6 relativ
zum bildgebenden System 1 ermittelbar ist und das zweite
Mittel 31, mit dem, abhängig
von der ermittelten aktuellen Positionierung der Einheit 6,
die Anzeige- und/oder Eingabemodi automatisiert umschaltbar sind,
sind jeweils als externe Einheit für jedes bildgebende System 1 ausgeprägt, oder
im Einzelfall auch in das bildgebende System 1 integriert.
-
Anstelle
von Mikroschaltern (7, 8, 10, 11, 13, 14)
kann die Positionierung der Einheit 6 auch mit Hilfe von
IR-Kameras und am Deckenstativ geeignet angebrachten Reflektoren
realisiert werden.
-
Durch
die beschriebene Erfindung ist für
den Radiologen bei bildgebenden Systemen, insbesondere während interventioneller
Eingriffe, eine mit der tatsächlichen
Orientierung des Patienten auf der Lagerungsvorrichtung übereinstimmende
Anzeige von aufgenommenen Bilddaten möglich. Der Radiologe kann sich
daher voll und ganz auf die Intervention, die Nadelnavigation oder
die Befundung konzentrieren. Weiterhin können Fehlbedienungen von bildgebenden
Systemen und ihren Untersystemen über variabel positionierbare
Bedien- und Steuereinheiten vermieden werden. Insgesamt wird durch
die Erfindung das Patientienrisiko bei interventionellen Anwendungen
erheblich reduziert.