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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für
eine Röntgenanlage,
- – wobei
ein Untersuchungsobjekt in einem Untersuchungsbereich der Röntgenanlage
angeordnet und von einer Steuereinrichtung für die Röntgenanlage
relativ zu einem Koordinatensystem der Röntgenanlage registriert
wird,
- – wobei ein zumindest mit einem inneren Teil des Untersuchungsobjekts
korrespondierender, örtlich dreidimensional aufgelöster
Volumendatensatz von der Steuereinrichtung relativ zum Koordinatensystem
der Röntgenanlage registriert wird,
- – wobei ein Anwender der Röntgenanlage einen Eintrittspunkt
und über eine Anwenderschnittstelle im Volumendatensatz
einen Zielpunkt markiert,
- – wobei die Steuereinrichtung anhand des Ortes des
Eintrittspunkts im Koordinatensystem der Röntgenanlage
und des Zielpunktes eine den Zielpunkt und den Eintrittspunkt enthaltende
Verbindungslinie ermittelt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Betriebsprogramm, das
Maschinencode umfasst, dessen Abarbeitung durch eine Steuereinrichtung
für eine Röntgenanlage bewirkt, dass die Steuereinrichtung
im Betrieb der Röntgenanlage die auf die Steuereinrichtung
bezogenen der obenstehenden Verfahrensschritte ausführt.
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Weiterhin
betrifft die vorliegende Erfindung einen Datenträger, auf
dem in maschinenlesbarer Form ein derartiges Betriebsprogramm gespeichert ist.
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Weiterhin
betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuereinrichtung für
eine Röntgenanlage, die mit einem derartigen Betriebsprogramm
programmiert ist, so dass sie bei Abarbeitung des Betriebsprogramms
die auf die Steuereinrichtung bezogenen der obenstehenden Verfahrensschritte
ausführt.
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Schließlich
betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Röntgenanlage,
- – wobei die Röntgenanlage
einen Objektträger aufweist, auf dem das Untersuchungsobjekt
lagerbar und in einem Untersuchungsbereich der Röntgenanlage
anordenbar ist,
- – wobei die Röntgenanlage eine Anwenderschnittstelle
aufweist, mittels derer von einem Anwender ein Zielpunkt in einem
zumindest mit einem inneren Teil des Untersuchungsobjekts korrespondierenden, örtlich
dreidimensional aufgelösten Volumendatensatz markierbar
ist,
- – wobei die Röntgenanlage eine Steuereinrichtung
aufweist, die mit der Aufnahmeanordnung, dem Objektträger
und der Anwenderschnittstelle verbunden ist und diese Komponenten
steuert.
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Derartige
Betriebsverfahren, Betriebsprogramme usw. sind allgemein bekannt.
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Beispielsweise
ist ein derartiges Betriebsverfahren aus der
DE 195 01 069 A1 bzw. der
korrespondierenden
US
5,782,842 A bekannt. Bei diesem Betriebsverfahren werden
sowohl der Eintrittspunkt als auch der Zielpunkt im Volumendatensatz
markiert und so die Verbindungslinie definiert. Anhand der Verbindungslinie
werden zwei Lichtquellen automatisch derart positioniert, dass die
sich kreuzenden Strahlen der Lichtquellen außerhalb des
Untersuchungsobjekts auf der Verbindungslinie liegen. Dadurch wird
eine gute Führung (angegeben ist auf ein Grad genau) beispielsweise
einer Punktionsnadel durch den Arzt ermöglicht.
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Aus
der
DE 195 02 356
A1 bzw. der korrespondierenden
US 5,707,360 A ist ebenfalls
ein Betriebsverfahren für eine Röntgenanlage bekannt.
Bei diesem Betriebsverfahren wird das Untersuchungsobjekt in einem
Untersuchungsbereich der Röntgenanlage angeordnet. Ein
zumindest mit einem inneren Teil des Untersuchungsobjekts korrespondierender, örtlich
dreidimensional aufgelöster Volumendatensatz wird von der
Steuereinrichtung über ein Sichtgerät ausgegeben.
Ein Anwender der Röntgenanlage markiert im Volumendatensatz
einen Eintrittspunkt und einen Zielpunkt. Die Steuereinrichtung
ermittelt anhand des Ortes des Eintrittspunkts und des Zielpunkts
eine den Zielpunkt und den Eintrittspunkt enthaltende Verbindungslinie.
Die Steuereinrichtung blendet die Verbindungslinie in mindestens
eine örtlich zweidimensional aufgelöste Darstellung
des Volumendatensatzes ein. Der Anwender misst die Darstellung aus
und ermittelt so einen Winkel, in der die Punktionsnadel in das
Untersuchungsobjekt eingeführt werden muss.
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Medizinische „Nadelarbeit"
(beispielsweise das Setzen von Biopsienadeln) wird in jüngerer
Zeit nicht nur an CT-Anlagen ausgeführt, sondern auch an
Angiographie-Anlagen. Moderne Angiographie-Anlagen ermöglichen
hierbei unter anderem die Akquisition von Projektionsbildern, anhand
derer eine Ermittlung eines örtlich dreidimensional aufgelösten
Volumendatensatzes des Untersuchungsobjekts möglich ist.
Angiographie-Anlagen ermöglichen hingegen im Vergleich
zu CT-Anlagen eine erheblich bessere Zugänglichkeit zum
Untersuchungsobjekt.
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Das
Planen der „Nadelarbeit" wird in der Regel anhand eines
Volumendatensatzes durchgeführt, der unmittelbar vor dem
Eingriff mittels der Angiographie-Anlage erfasst wurde. Hierbei
ergibt sich jedoch der nachteilige Umstand, dass die Größe
des Volumendatensatzes nur mit einem Volumen korrespondiert, das
einen Durchmesser von ca. 250 mm aufweist. CT-Systeme hingegen können
typischerweise Volumendatensätze generieren, welche den
zwei- bis zweieinhalbfachen Durchmesser aufweisen.
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Auf
Grund des relativ geringen Durchmessers des Volumendatensatzes kann
es geschehen, dass der Volumendatensatz zwar den Zielpunkt enthält,
an dem die Punktierung oder dergleichen erfolgen soll, nicht jedoch
den korrespondierenden Eintrittspunkt in das Untersuchungsobjekt.
Diese Fallgestaltung kann insbesondere dann auftreten, wenn ein relativ
korpulenter Patient untersucht werden soll und/oder Untersuchungen
im Bauchraum vorgenommen werden sollen.
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Der
Anwender der Röntgenanlage (in der Regel ein Arzt) kann
selbstverständlich die Nachteile, die mit dem relativ geringen
Durchmesser des Volumendatensatzes zusammenhängen, schlichtweg
in Kauf nehmen. Es ergibt sich jedoch hierdurch eine Unsicherheit
bezüglich des genauen Eintrittspunktes. Dadurch kann es
geschehen, dass ein tatsächlicher Pfad, auf dem eine Biopsienadel
oder dergleichen geführt wird, in der Realität
von einem vom Arzt geplanten Pfad abweicht.
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Zum
anderen besteht die Möglichkeit, zur Planung des Eingriffs
einen Volumendatensatz zu verwenden, der mittels einer CT-Anlage
akquiriert wurde. Ein derartiger Volumendatensatz enthält
in der Regel sowohl den Zielpunkt als auch den Eintrittspunkt. In
diesem Fall ist es jedoch zum einen relativ schwer und umständlich,
den Volumendatensatz in Bezug auf das Koordinatensystem der Röntgenanlage
bzw. in Bezug auf das Untersuchungsobjekt zu registrieren. Zum anderen
kann der Volumendatensatz unter Umständen veraltet sein
(problematisch insbesondere bei schnellwuchernden Geschwüren,
signifikanten Gewichtsveränderungen des Untersuchungsobjekts
und dergleichen mehr).
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten
zu schaffen, mittels derer der Führungspfad für
eine Biopsienadel oder dergleichen besser bestimmbar ist als im
Stand der Technik.
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Die
Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1, ein Betriebsprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 16 und einen
Datenträger, auf dem in maschinenlesbarer Form ein derartiges
Betriebsprogramm gespeichert ist, gelöst. Weiterhin wird
die Aufgabe durch eine Steuerein richtung für eine Röntgenanlage
gelöst, die mit einem derartigen Betriebsprogramm programmiert
ist. Schließlich wird die Aufgabe durch eine entsprechende
Röntgenanlage gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche
2 bis 15.
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Erfindungsgemäß wird
ein Untersuchungsobjekt in einem Untersuchungsbereich der Röntgenanlage
angeordnet und von einer Steuereinrichtung für die Röntgenanlage
relativ zu einem Koordinatensystem der Röntgenanlage registriert.
Weiterhin wird ein zumindest mit einem inneren Teil des Untersuchungsobjekts
korrespondierender, örtlich dreidimensional aufgelöster
Volumendatensatz von der Steuereinrichtung relativ zum Koordinatensystem
der Röntgenanlage registriert. Ein Anwender der Röntgenanlage
markiert an der Oberfläche des Untersuchungsobjekts einen
Eintrittspunkt und über eine Anwenderschnittstelle im Volumendatensatz
einen Zielpunkt. Eine Erfassungseinrichtung der Röntgenanlage
erfasst selbsttätig Werte, die für eine Lage des Eintrittspunkts
relativ zur Erfassungseinrichtung charakteristisch sind. Sie übermittelt
diese Werte an die Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ermittelt anhand
der übermittelten charakteristischen Werte und einer der
Steuereinrichtung bekannten Lage der Erfassungseinrichtung im Koordinatensystem
der Röntgenanlage selbsttätig den Ort des Eintrittspunkts
im Koordinatensystem der Röntgenanlage. Anhand des Ortes
des Eintrittspunkts im Koordinatensystem der Röntgenanlage
und des Zielpunktes ermittelt die Steuereinrichtung eine den Zielpunkt und
den Eintrittspunkt enthaltende Verbindungslinie. Die Steuereinrichtung
blendet die Verbindungslinie in mindestens eine örtlich
zweidimensional aufgelöste Darstellung des Volumendatensatzes
ein. Die mindestens eine örtlich zweidimensional aufgelöste
Darstellung einschließlich der Verbindungslinie gibt die Steuereinrichtung über
die Anwenderschnittstelle an den Anwender aus.
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Durch
die erfindungsgemäße Vorgehensweise ergibt sich
die Wirkung, dass der Eintrittspunkt und der Zielpunkt genau bekannt
sind und die geplante Verbindungslinie daher mit der tatsächlichen Verbindungslinie
zumindest innerhalb des mit dem Volumendatensatz korrespondierenden
Teils des Untersuchungsobjekts korrekt geplant werden kann. Außerhalb
des mit dem Volumendatensatz korrespondierenden Teils des Untersuchungsobjekts
ist der genaue Verlauf der Verbindungslinie zwar unbekannt. Dies
ist jedoch in vielen Fällen tolerierbar.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung steuert
die Steuereinrichtung eine Aufnahmeanordnung der Röntgenanordnung derart
an, dass die Aufnahmeanordnung einen mit dem Volumendatensatz korrespondierenden
Teil des Untersuchungsobjekts aus einer ersten Hauptprojektionsrichtung
durchleuchtet, die orthogonal zur Verbindungslinie verläuft.
Das entsprechende Ansteuern der Aufnahmeanordnung erfolgt hierbei
selbstverständlich nach dem Ermitteln der Verbindungslinie. Es
dient insbesondere der Kontrolle, ob die Punktiernadel oder dergleichen
tatsächlich korrekt gesetzt wird. Vorzugsweise wird hierbei
die Verbindungslinie in das erfasste Durchleuchtungsbild eingeblendet.
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Es
ist möglich, dass der Anwender die erste Hauptprojektionsrichtung
selbst bestimmt. In einer bevorzugten Ausgestaltung ermittelt jedoch
die Steuereinrichtung selbsttätig eine zur Verbindungslinie
orthogonale Ebene und ermittelt entweder in der Ebene die erste
Hauptprojektionsrichtung selbsttätig oder beschränkt
eine Auswahl der ersten Hauptprojektion durch den Anwender auf die
Ebene.
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Es
ist möglich, dass das Einstellen der Aufnahmeanordnung
manuell (gegebenenfalls indirekt über die Steuereinrichtung)
erfolgt. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung in diesem Fall
dann und nur dann eine Rückmeldung (beispielsweise eine
optische Anzeige oder ein akustisches Signal) ausgeben, wenn die
erste Hauptprojektionsrichtung erreicht ist. Vorzugsweise jedoch
nimmt die Steuereinrichtung vom Anwender eine Selektion der ersten Hauptprojektionsrichtung
entgegen und positioniert daraufhin selbsttätig die Aufnahmeanordnung
entsprechend.
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Besonders
bevorzugt ist, dass die Steuereinrichtung selbsttätig die
Aufnahmeanordnung derart positioniert, dass die Aufnahmeanordnung
den mit dem Volumendatensatz korrespondierenden Teil des Untersuchungsobjekts
in einer mit der Verbindungslinie fluchtenden zweiten Hauptprojektionsrichtung durchleuchtet.
Der Begriff „fluchten" bedeutet hierbei, dass die zweite
Hauptprojektionsrichtung nicht nur parallel zur Verbindungslinie
verläuft, sondern mit ihr identisch ist. Diese Positionierung
dient der Kontrolle der Positionierung der Punktiernadel oder dergleichen
vor dem Einführen in das Untersuchungsobjekt.
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Es
ist möglich, dass der Volumendatensatz der Steuereinrichtung
von außen vorgegeben wird. Bevorzugt ist jedoch, dass die
Steuereinrichtung die Aufnahmeanordnung derart ansteuert, dass die
Aufnahmeanordnung eine Vielzahl örtlich zweidimensional
aufgelöster Projektionsbilder des Untersuchungsobjekts
erfasst, die Projektionsbilder des Untersuchungsobjekts entgegen
nimmt, anhand der Projektionsbilder den Volumendatensatz ermittelt
und den Volumendatensatz selbsttätig relativ zum Koordinatensystem
der Röntgenanlage registriert. Diese Maßnahmen
erfolgen selbstverständlich vor den übrigen erfindungsgemäßen
Schritten, welche das Vorhandensein des Volumendatensatzes voraussetzen.
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Das
Markieren des Eintrittspunkts kann prinzipiell auf beliebige Weise
erfolgen, beispielsweise mittels eines Stifts oder dergleichen,
wenn nachfolgend eine geeignete Art der Erfassung der Lage des Eintrittspunkts
gewährleistet ist. Bevorzugt ist im Rahmen der vorliegenden
Erfindung, dass der Anwender den Eintrittspunkt mittels einer an
der Röntgenanlage angeordneten Markierungseinrichtung markiert.
Die Markierungseinrichtung kann hierbei mit der Erfassungseinrichtung
identisch sein. Insbesondere kann die Markierungseinrichtung an
der Aufnahmeanordnung angeordnet sein.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
ermittelt die Steuereinrichtung selbsttätig eine Positionierung
einer Führungseinrichtung, so dass die Führungseinrichtung außerhalb
des Untersuchungsobjekts eine mit der Verbindungslinie fluchtende
Führungsmarkierung generiert. Die Führungseinrichtung
kann hierbei mit der Markierungs- und/oder Erfassungseinrichtung
identisch sein. Dies wird aus den Ausführungen zum Ausführungsbeispiel
noch ersichtlich werden. Alternativ kann die Führungseinrichtung
beispielsweise so ausgestaltet sein, wie dies in der
DE 195 01 069 A1 beschrieben
ist.
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Vorzugsweise
nimmt die Steuereinrichtung vom Anwender eine Selektion der Positionierung
der Führungseinrichtung entgegen und positioniert daraufhin
selbsttätig die Führungseinrichtung entsprechend.
Dadurch wird der Anwender von dieser Aufgabe entlastet.
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Die
Erfassungseinrichtung kann an der Aufnahmeanordnung angeordnet sein.
Sie kann als Strahllichtquelle mit Laufzeitmessung ausgebildet sein.
Ein Beispiel einer derartigen Strahllichtquelle ist ein Laser (z.
B. eine Laserdiode) mit entsprechender Beschaltung. Derartige Erfassungseinrichtungen sind
relativ einfach aufgebaut und arbeiten zuverlässig und
genau. Sie bieten darüber hinaus den Vorteil, dass sie
nicht nur als Erfassungseinrichtung, sondern auch als Markierungseinrichtung
und als Führungseinrichtung nutzbar sind.
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Die
erfindungsgemäße Vorgehensweise ist besonders
vorteilhaft, wenn der Volumendatensatz nur mit einem inneren Teil
des Untersuchungsobjekts korrespondiert und der Eintrittspunkt außerhalb
des Volumendatensatzes liegt.
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Die
Röntgenanlage kann prinzipiell auf beliebige Weise ausgebildet
sein. Vorzugsweise ist sie als C-Bogen-Anlage ausgebildet.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen.
Es zeigen in Prinzipdarstellung:
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1 eine
schematische Darstellung einer Röntgenanlage,
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2 bis 4 Ablaufdiagramme
und
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5 zwei
spezifische Betriebszustände der Röntgenanlage
von 1.
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Gemäß 1 weist
eine Röntgenanlage eine Aufnahmeanordnung 1 auf.
Die Aufnahmeanordnung 1 umfasst zum einen eine Röntgenquelle 2, zum
anderen einen Röntgendetektor 3 und weiterhin eine
Tragstruktur 4, die an die Röntgenquelle 2 und der
Röntgendetektor 3 angeordnet sind. Die Tragstruktur 4 kann – siehe 1 – beispielsweise als
C-Bogen ausgebildet sein. In diesem Fall ist die Röntgenanlage
als C-Bogen-Anlage ausgebildet. Prinzipiell sind jedoch auch andere
Ausgestaltungen der Röntgenanlage möglich.
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Mittels
der Aufnahmeanordnung 1 sind Projektionsbilder B eines
Untersuchungsobjekts 5 erfassbar. Das Untersuchungsobjekt 5 ist
hierzu auf einem Objektträger 6 der Röntgenanlage
lagerbar. In dem typischen Fall, dass das Untersuchungsobjekt 5 ein
Mensch ist, ist der Objektträger 6 als Patientenliege
ausgebildet. Die Projektionsbilder B sind in der Regel – entsprechend
der Gestaltung des Röntgendetektors 3 – örtlich
zweidimensional aufgelöst.
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Die
Röntgenanlage weist weiterhin eine Strahllichtquelle 7 mit
Laufzeitmessung auf. Die Strahllichtquelle 7 kann beispielsweise
als Laser (insbesondere als Laserdiode) ausgebildet sein. Die Strahllichtquelle 7 kann
hierbei an beliebiger Stelle der Röntgenanlage angeordnet
sein. Beispielsweise kann sie an der Aufnahmeanordnung 1 angeordnet sein,
insbesondere an der Röntgenquelle 2 oder am Röntgendetektor 3.
Besonders bevorzugt ist entsprechend der Darstellung von 1 die
Anordnung der Strahllichtquelle 7 am Röntgendetektor 3,
und zwar derart, dass die Strahllichtquelle 7 in der Mitte
des Röntgendetektors 3 angeordnet ist und eine
Strahlrichtung eines von der Strahllichtquelle 7 emittierten Lichtstrahls 8 direkt
auf die Röntgenquelle 2 gerichtet ist.
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Die
Strahllichtquelle 7 kann verschiedenen Zwecken dienen.
Insbesondere kann sie als Markierungseinrichtung im Sinne der vorliegenden
Erfindung, als Erfassungseinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung
und als Führungseinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden. Hierauf wird später näher eingegangen
werden.
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Die
Aufnahmeanordnung 1, der Objektträger 5 und
die Strahllichtquelle 7 sind datentechnisch mit einer Steuereinrichtung 9 verbunden,
welche die Wirkungsweise und den Betrieb der Röntgenanlage steuert.
Die Steuereinrichtung 9 ist ebenfalls ein Bestandteil der
Röntgenanlage. Sie ist in der Lage, über eine
Anwenderschnittstelle 10 von einem Anwender 11 Eingaben
und Befehle entgegen zu nehmen sowie Ausgaben an den Anwender 11 auszugeben.
Die Anwenderschnittstelle 11 verfügt hierzu über übliche Eingabeeinrichtungen
(beispielsweise eine Tastatur und eine Maus oder eine andere Cursorsteuerung) und
Ausgabeeinrichtungen (insbesondere ein Sichtgerät).
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Die
Steuereinrichtung 9 ist in der Regel softwareprogrammierbar.
Sie ist mittels eines Betriebsprogramms 12 programmierbar,
das der Steuereinrichtung 9 zugeführt wird. Das
Zuführen des Betriebsprogramms 12 zur Steuereinrichtung 9 kann
beispielsweise mittels eines Datenträgers 13 erfolgen, auf
dem das Betriebsprogramm 12 in maschinenlesbarer Form gespeichert
ist. Rein beispielhaft ist der Datenträger 13 in 1 als
CD-ROM dargestellt. Es kommen jedoch auch andere Ausgestaltungen
in Frage, beispielsweise als USB-Memorystick oder als Speicherkarte.
Alternativ zum Zuführen über den Datenträger 13 könnte
das Betriebsprogramm 12 der Steuereinrichtung 9 über
eine übliche Netzwerkanbindung (beispielsweise ein LAN
oder das Internet) zugeführt werden.
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Das
Betriebsprogramm 12 umfasst Maschinencode 14,
der von der Steuereinrichtung 9 unmittelbar abarbeitbar
ist. Wenn die Steuereinrichtung 9 den Maschinencode 14 abarbeitet,
hat dies zur Folge, dass die Steuereinrichtung 9 die Röntgenanlage gemäß einem
Betriebsverfahren betreibt, das nachfolgend in Verbindung mit 2 detailliert
erläutert wird.
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Gemäß 2 wird
zunächst in einem Schritt 51 das Untersuchungsobjekt 5 auf
dem Objektträger 6 gelagert. Das Lagern selbst
geschieht in vielen Fällen noch ohne Mitwirkung der Steuereinrichtung 9. Beispielsweise
kann sich der zu untersuchende Mensch 5 selbst auf die
Patientenliege 6 legen oder von anderen Menschen auf die
Patientenliege 6 gelegt werden. Sodann wird – ebenfalls
im Rahmen des Schrittes S1 – der Objektträger 6 derart
positioniert, dass ein gewünschter Teil des Untersuchungsobjekts 5 in
einem Untersuchungsbereich 15 der Röntgenanlage
angeordnet wird. Das Positionieren des Objektträgers 6 erfolgt
in der Regel bereits durch entsprechende Ansteuerung von Seiten
der Steuereinrichtung 9. Schließlich wird im Rahmen
des Schrittes S1 das Untersuchungsobjekt 5 relativ zu einem
Koordinatensystem 16 der Röntgenanlage registriert.
Das Registrieren des Untersuchungsobjekts 5 erfolgt stets
mittels der Steuereinrichtung 9.
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Sodann
steuert die Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S2 die
Aufnahmeanordnung 1 derart an, dass die Aufnahmeanordnung 1 eine
Vielzahl von Projektionsbildern B des Untersuchungsobjekts 5 erfasst.
Die Projektionsbilder B sind hierbei, wie bereits erwähnt,
in der Regel örtlich zweidimensional aufgelöst.
Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 9 die Aufnahmeanordnung 1 um
das Untersuchungsobjekt 5 herum über einen Winkelbereich
verschwenken, der mindestens 180° plus einen anlagenspezifischen Fächerwinkel
beträgt. Die Steuereinrichtung 9 nimmt die erfassten
Projektionsbilder B des Untersuchungsobjekts 5 entgegen.
Sie ermittelt (beispielsweise entsprechend dem Fachleuchten allgemeinen
bekannten Feldkamp-Algorithmus) anhand der Projektionsbilder B einen örtlich
dreidimensional aufgelösten Volumendatensatz 17.
Sodann registriert die Steuereinrichtung 9 den Volumendatensatz 17 selbsttätig
relativ zum Koordinatensystem 16 der Röntgenanlage.
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Der
Schritt S2 ist nur optional und daher in 2 nur gestrichelt
eingezeichnet. Wenn er entfällt, muss der Volumendatensatz 17 der
Steuereinrichtung 9 von außen zugeführt
werden oder anderweitig bekannt sein. Auch in diesem Fall ist es
jedoch erforderlich, dass der Volumendatensatz 17 von der
Steuereinrichtung 9 relativ zum Koordinatensystem 16 der
Röntgenanlage registriert wird.
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Der
Volumendatensatz 17 korrespondiert mit dem Untersuchungsobjekt 5.
Die Korrespondenz besteht hierbei – je nach Größe
des Untersuchungsobjekts 5 und je nach Ausgestaltung der
Aufnahmeanordnung 1 – entweder nur mit einem inneren
Teil 18 des Untersuchungsobjekts 5 (siehe 1)
oder bis zur Oberfläche 19 des Untersuchungsobjekts 5 (beispielsweise
der Haut des Patienten). Die erfindungsgemäße
Vorgehensweise ist in beiden Fällen einsetzbar. Ihre Vorteile
kommen jedoch besonders gut zum Tragen, wenn der Volumendatensatz 17,
wie in 1 dargestellt, nur mit dem inneren Teil 18 des Untersuchungsobjekts 5 korrespondiert.
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In
einem Schritt S3 ermittelt die Steuereinrichtung 9 mindestens
eine örtlich zweidimensional aufgelöste Darstellung
des Volumendatensatzes 17 und gibt die ermittelte Darstellung über
die Anwenderschnittstelle 10 an den Anwender 11 aus.
Bei der Darstellung des Volumendatensatzes 17 kann es sich
beispielsweise um eine Schnittdarstellung, eine Parallelprojektion
oder eine perspektivische Projektion handeln.
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In
einem Schritt S4 nimmt die Steuereinrichtung 9 vom Anwender 11 eine
Eingabe entgegen, die einer Markierung eines Zielpunktes 20 im
Volumendatensatz 17 entspricht. Beispiels weise markiert
der Anwender 11 in der an ihn ausgegebenen Darstellung
eine Stelle. Anhand der markierten Stelle ermittelt die Steuereinrichtung 9 den
korrespondierenden Zielpunkt 20 im Volumendatensatz 17.
Von Bedeutung ist in diesem Zusammenhang, dass die Markierung des
Zielpunktes 20 im Volumendatensatz 17 erfolgt,
nicht am physikalisch vorhandenen Untersuchungsobjekt 5.
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Vom
Anwender 11 muss weiterhin ein Eintrittspunkt 21 markiert
werden. Dieses Markieren erfolgt jedoch nicht im Volumendatensatz 17,
sondern am physikalisch vorhandenen Untersuchungsobjekt 5.
Im einfachsten Fall kann der Anwender 11 beispielsweise
mit einem Stift oder dergleichen ein kleines Kreuz oder einen Punkt
auf die Oberfläche 19 des Untersuchungsobjekts 5 aufbringen.
Alternativ wäre es beispielsweise möglich, einen
Gelenkarm auf die Oberfläche 19 des Untersuchungsobjekts 5 aufzusetzen.
Nachfolgend wird in Verbindung mit den 1 und 2 jedoch
der Fall erläutert, dass die Strahllichtquelle 7 als
Markierungseinrichtung eingesetzt wird.
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Im
Falle der Verwendung der Strahllichtquelle 7 als Markierungseinrichtung
gibt der Anwender 11 der Steuereinrichtung 9 über
die Anwenderschnittstelle 10 Positionierkommandos für
die Aufnahmeanordnung 1 vor. Die Steuereinrichtung 9 verfährt
daraufhin die Aufnahmeanordnung 1 entsprechend. Gleichzeitig
steuert die Steuereinrichtung 9 die Strahllichtquelle 7 an,
so dass diese den Lichtstrahl 8 emittiert. Auf Grund des
Positionierens der Aufnahmeanordnung 1 stellt sich ein
Auftreffpunkt 22, in dem der Lichtstrahl 8 auf
die Oberfläche 19 des Untersuchungsobjekts 5 auftrifft,
entsprechend ein.
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Die
Strahllichtquelle 7 erfasst gemäß 3 in
einem Schritt S21 eine Laufzeit T, die das von der Strahllichtquelle 7 emittierte
Licht bis zum jeweiligen Auftreffpunkt 22 und zurück
benötigt. Die Laufzeit T übermittelt die Strahllichtquelle 7 in
einem Schritt S22 an die Steuereinrichtung 9, welche sie
in einem Schritt S5 entgegen nimmt.
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Die
Laufzeit T ist auf Grund der bekannten Lichtgeschwindigkeit mit
einem Abstand d korreliert, den der Auftreffpunkt 22 von
der Strahllichtquelle 7 aufweist. Die Laufzeit T ist daher
für eine Lage des Auftreffpunktes 22 relativ zur
Strahllichtquelle 7 charakteristisch. Die Strahllichtquelle 7 erfüllt
daher im vorliegenden Fall die Funktionalität einer Erfassungseinrichtung,
welche selbsttätig Werte (nämlich die Laufzeit
T) erfasst, die für die Lage des Auftreffpunktes 22 relativ
zur Erfassungseinrichtung (d. h. der Strahllichtquelle 7)
charakteristisch sind.
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Der
Steuereinrichtung 9 ist ferner die Positionierung (d. h.
Ort und Orientierung) der Aufnahmeanordnung 1 in Bezug
auf das Koordinatensystem 16 der Röntgenanlage
bekannt. Auch ist der Steuereinrichtung 9 die Positionierung
der Strahllichtquelle 7 innerhalb der Aufnahmeanordnung 1 bekannt.
Die Steuereinrichtung 9 ist daher in der Lage, in einem Schritt
S6 die Lage der Strahllichtquelle 7 im Koordinatensystem 16 der
Röntgenanlage zu ermitteln sowie die Richtung des Lichtstrahls 8 zu
ermitteln. In Verbindung mit der übermittelten Laufzeit
T kann die Steuereinrichtung 9 somit im Rahmen des Schrittes S6
den Ort des Auftreffpunkts 22 im Koordinatensystem 16 der
Röntgenanlage ermitteln.
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Der
Auftreffpunkt 22 entspricht einem vorläufigen
Eintrittspunkt. Er kann innerhalb des mit dem Volumendatensatz 17 korrespondierenden
Teils 18 des Untersuchungsobjekts 5 liegen. Oftmals
liegt er jedoch außerhalb des Teils 18.
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In
einem Schritt S7 ermittelt die Steuereinrichtung 9 anhand
des Ortes des Auftreffpunkts 22 im Koordinatensystem 16 der
Röntgenanlage und des Zielpunktes 20 eine den
Zielpunkt 20 und den Auftreffpunkt 22 enthaltende
Verbindungslinie 23.
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In
einem Schritt S8 blendet die Steuereinrichtung 9 die Verbindungslinie 23 in
die mindestens eine örtlich zweidimensional aufgelöste
Darstellung des Volumendatensatzes 17 ein. Die ermittelte
Darstellung (einschließlich der Verbindungslinie 23)
gibt die Steuereinrichtung 9 über die Anwenderschnittstelle 10 an
den Anwender 11 aus.
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Wie
bereits erwähnt, entspricht der momentane Auftreffpunkt 22 einem
vorläufigen Eintrittspunkt. Die Steuereinrichtung 9 fragt
daher in einem Schritt S10 eine Bestätigung des Anwenders 11 ab, ob
sie den momentanen Auftreffpunkt 22 als Eintrittspunkt 21 übernehmen
soll. Wenn dies nicht der Fall ist, nimmt die Steuereinrichtung 9 in
einem Schritt S11 über die Anwenderschnittstelle 10 vom
Anwender 11 Positionierungsbefehle für die Strahllichtquelle 7 entgegen
und positioniert die Strahllichtquelle 7 entsprechend.
Sodann geht die Steuereinrichtung 9 zum Schritt S4 zurück.
Anderenfalls übernimmt die Steuereinrichtung 9 in
einem Schritt S12 den zuletzt definierten Auftreffpunkt 22 als
Eintrittspunkt 21 und führt in einem Schritt S13
weitere Maßnahmen aus. Die weiteren Maßnahmen
sind hierbei jedoch nur optional. Sie werden nachfolgend in Verbindung
mit 4 näher erläutert. Vorab sei
darauf hingewiesen, dass in Verbindung mit 4 mehrere
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung erläutert werden,
die unabhängig voneinander realisierbar sind.
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Gemäß 4 übernimmt
die Steuereinrichtung 9 zunächst in einem Schritt
S31 (der dem Schritt S12 von 2 entspricht)
den zuletzt ermittelten Auftreffpunkt 22 und die korrespondierende
Verbindungslinie als Eintrittspunkt 21 und (endgültige)
Verbindungslinie 23.
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In
einem Schritt S32 kann die Steuereinrichtung 9 sodann beispielsweise
eine Position (also Ort und Lage) der Strahllichtquelle 7 derart
ermitteln, dass der von der Strahllichtquelle 7 emittierte
Lichtstrahl 8 mit der Verbindungslinie 23 fluchtet.
Wenn die Strahllichtquelle 7 bei dieser Positionierung
positioniert ist, kann der Anwender 11 beispielsweise – siehe
ergänzend 5 – eine Punktiernadel 24 oder dergleichen
mit deren Spitze 25 auf den Eintrittspunkt 21 aufsetzen
und sodann die Punktiernadel 24 derart orientieren, dass
der Lichtstrahl 8 auf das von der Spitze 25 abgewandte
Ende 26 der Punktiernadel 24 trifft. Dadurch ist
es möglich, die Punktiernadel 24 vor dem Einführen
in das Untersuchungsobjekt 5 auf einfache Weise exakt auszurichten.
Der Lichtstrahl 8 entspricht somit in diesem Fall einer
Führungsmarkierung, die Strahllichtquelle 7 einer
Führungseinrichtung zum Generieren der Führungsmarkierung.
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Alternativ
oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung 9 in
einem Schritt S33 selbsttätig eine Ebene 27 ermitteln.
Die Ebene 27 ist hierbei zur Verbindungslinie 23 orthogonal.
Ein Schnittpunkt 28 der Ebene 27 mit der Verbindungslinie 23 kann
beispielsweise vom Anwender 11 über die Anwenderschnittstelle 10 vorgegeben
werden. Alternativ kann die Steuereinrichtung 9 den Schnittpunkt 28 selbsttätig bestimmen.
Beispielsweise kann sie als Schnittpunkt 28 den Zielpunkt 20 übernehmen
oder selbsttätig einen Punkt bestimmen, der auf der Verbindungslinie 23 zwischen
dem Eintrittspunkt 21 und dem Zielpunkt 20 liegt,
vorzugsweise innerhalb des inneren Teils 18 des Untersuchungsobjekts 5.
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Sodann
kann die Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S34 in der
Ebene 27 selbsttätig eine erste Hauptprojektionsrichtung 29 ermitteln.
Alternativ kann die Bestimmung bzw. Auswahl der ersten Hauptprojektionsrichtung 29 durch
den Anwender 11 erfolgen. In diesem Fall ist die für
den Anwender 11 mögliche Auswahl im Rahmen des
Schrittes S34 jedoch auf die Ebene 27 beschränkt.
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Wenn
die Aufnahmeanordnung 1 derart positioniert ist, dass sie
den inneren Teil 18 des Untersuchungsobjekts 5 aus
der ersten Hauptprojektionsrichtung 29 durchleuchtet, ist
die in das Untersuchungsobjekt 5 eingeführte Punktiernadel 24 gut
erkennbar. Dadurch ist beim Einführen der Punktiernadel 24 in
das Untersuchungsobjekt 5 auf einfache Weise überprüfbar,
ob die Punktiernadel 24 tatsächlich korrekt (d.
h. entlang der Verbindungslinie 23) in das Untersuchungsobjekt 5 eingeführt
wird. Die Kontrolle ist hierbei besonders leicht möglich,
wenn in das Durchleuchtungsbild die Verbindungslinie 23 mit eingeblendet
wird. Die entsprechende Positionierung der Aufnahmeanordnung 1 ist
in 5 gestrichelt eingezeichnet.
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Die
Röntgenanlage kann als sogenannte Biplan-Anlage ausgebildet
sein. In diesem Fall ist mit der ersten Hauptprojektionsrichtung 29 zugleich
eine weitere Hauptprojektionsrichtung festgelegt, die ebenfalls
in der Ebene 27 liegt und im Wesentlichen (vorzugsweise
sogar exakt) orthogonal zur ersten Hauptprojektionsrichtung 29 verläuft.
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Alternativ
oder zusätzlich ist es weiterhin möglich, dass
die Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S35 eine Positionierung
der Aufnahmeanordnung 1 ermittelt, bei der die Aufnahmeanordnung 1 den
inneren Teil 18 des Untersuchungsobjekts 5 in
einer mit der Verbindungslinie 23 fluchtenden zweiten Hauptprojektionsrichtung 30 durchleuchtet.
Die entsprechende Positionierung der Aufnahmeanordnung 1 ist
in 5 in durchgezogenen Linien eingezeichnet.
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Im
vorliegenden Spezialfall, in dem die Richtung des Lichtstrahls 8 von
der Mitte des Röntgendetektors 3 zur Röntgenquelle 2 gerichtet
ist, korrespondiert die zweite Hauptprojektionsrichtung 30 mit der
Orientierung der Führungseinrichtung 7, die im Rahmen
des Schrittes S32 ermittelt wurde. Prinzipiell könnten
die beiden Positionierungen jedoch voneinander verschieden sein.
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In
einem Schritt S36 steuert die Steuereinrichtung 9 die Aufnahmeanordnung 1 derart
an, dass die Aufnahmeanordnung 1 das Untersuchungsobjekt 5 durchleuchtet.
Das korrespondierende Projektionsbild B wird über die Anwenderschnittstelle 10 live
an den Anwender 11 ausgegeben. In das ausgegebene Durchleuchtungsbild
B ist hierbei, sofern sinnvoll, die Verbindungslinie 23 mit
eingeblendet.
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In
einem Schritt S37 wartet die Steuereinrichtung 9 eine Eingabe
des Anwenders 11 ab. In einem Schritt S38 prüft
die Steuereinrichtung 9, ob der Anwender 11 eine
der in den Schritten S32, S34 und S35 vordefinierten Positionierung
ausgewählt hat. Wenn dies der Fall ist, steuert die Steuerein richtung 9 in
einem Schritt S39 selbsttätig die Aufnahmeanordnung 1 entsprechend
an, so dass die Aufnahmeanordnung 1 im Rahmen des Schrittes
S39 an die ausgewählte Positionierung verfahren wird. Hierbei kann
es sich alternativ um die erste oder die zweite Hauptprojektionsrichtung 29, 30 oder
um die im Schritt S32 ermittelte Führungsposition handeln.
Von Bedeutung ist in diesem Zusammenhang, dass der Anwender 11 lediglich
die jeweilige vorbestimmte Positionierung als solche auswählen
muss. Das Anfahren der jeweiligen Positionierung erfolgt vollautomatisch
durch die Steuereinrichtung 9. Wenn der Anwender 11 keine
der vordefinierten Positionierungen ausgewählt hat, geht
die Steuereinrichtung 9 zu einem Schritt S40 über,
in dem sie eine andere, mit der Eingabe des Schrittes S37 korrespondierende
Reaktion ausführt.
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In
einem Schritt S41 prüft die Steuereinrichtung 9,
ob sie die weitere Ausführung des erfindungsgemäßen
Betriebsverfahrens beenden soll. Wenn dies nicht der Fall ist, geht
die Steuereinrichtung 9 zum Schritt S36 zurück.
Anderenfalls ist das erfindungsgemäße Betriebsverfahren
beendet.
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Die
vorliegende Erfindung bietet eine Anzahl großer Vorteile.
Insbesondere ist sie bei C-Bogen-Röntgenanlagen anwendbar,
welche einen guten Zugang zum Untersuchungsobjekt 5 ermöglichen.
Dennoch ist es möglich, mittels eines aktuell erfassten
Volumendatensatzes 17 die Verbindungslinie 23 exakt
zu planen.
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Die
obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung
der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung
soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten
Ansprüche bestimmt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19501069
A1 [0007, 0025]
- - US 5782842 A [0007]
- - DE 19502356 A1 [0008, 0009]
- - US 5707360 A [0008]
- - US 4930525 A [0009]