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In
der medizinischen Bildgebung wird für die Darstellung von
Stoffwechselvorgängen, für Diagnosen des Herzens
oder Gehirns in Bezug auf die Perfusion oder bei Erkrankungen der
Verdauungsorgane häufig die Single-Photon-Emissions-Computertomographie
(SPECT) eingesetzt. Bei der SPECT wird eine zur Bilderzeugung verwendete
Strahlung von Radiopharmaka abgegeben, die einem Patienten vor der
Untersuchung injiziert werden, und die sich daraufhin je nach den
chemischen und biologischen Eigenschaften der Trägersubstanz
in bestimmten Organen anreichert. Bei der SPECT kommen Radionuklide
(Isotope) zum Einsatz, die unmittelbar unter Emission einzelner,
nicht korrelierter Gammaquanten zerfallen. Die typischerweise bei
der SPECT eingesetzten Radionuklide sind langlebig und müssen nicht
in unmittelbarer Nähe des Untersuchungsorts hergestellt
werden.
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Üblicherweise
sind bei der SPECT ein oder zwei SPECT-Detektorköpfe vorgesehen,
die während der Untersuchung auf einer Kreisbahn um den Patienten
herumrotieren und dabei die von ihm abgegebene Gammastrahlung erfassen.
Als Gammadetektoren kommen zumeist Szintillationsdetektoren zum
Einsatz, die jedoch jeweils mit einem zusätzlichen Kollimator
(„Richtungsblende”) versehen sind. Nur fast senkrecht
zur Detektoroberfläche einfallende Quanten können
den Kollimator passieren; dadurch wird die Projektionsrichtung des
Bildes festgelegt. Bei der Rotation des Detektorkopfes/der Detektorköpfe
um den Patienten werden bei den heute üblichen SPECT-Anlagen
60 bis 128 Aufnahmen der Radionuklidverteilung aus verschiedenen
Blick- oder Projektionsrichtungen erzeugt und in einem mit der SPECT-Aufnahmevorrichtung
datenseitig verbundenen Bildverarbeitungseinheit in Transversalbilder umgewandelt.
Die bei der SPECT verwendeten Bildrekonstruktionsverfahren ähneln
den bei der Computertomographie eingesetzten Verfahren. Bei der
SPECT handelt es sich um eine funktionelle Bildgebung, die vor allem
biochemische und physiologische Vorgänge im Organismus
abzubilden vermag. Sie erlaubt neben einer guten Analyse des Stoffwechsels
insbesondere das Auffinden von Tumoren und Metastasen sowie eine
Beurteilung der Perfusion des Herzmuskels oder Gehirns. Ein typisches SPECT
Aufnahmesystem ist zum Beispiel in der
US 5,638,817 A1 gezeigt.
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Im
Allgemeinen ist ein SPECT-Gerät fest am Boden montiert.
Vor einer Operation oder Intervention werden Bildaufnahmen vom Körperinneren
eines Patienten mit dem SPECT-Gerät erzeugt, welche dann
für die Operation des Patienten herangezogen werden. Der
Nachteil dieser Anordnung ist, dass derartige Aufnahmen während
einer Operation oder Intervention fast nicht möglich sind,
da der Zugang zum Patienten erschwert ist.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein geeignetes Single-Photon-Emissions-Computertomographie-Gerät
bereitzustellen, das schnell und flexibel gegenüber einem
Patienten positionierbar ist.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Single-Photon-Emissions-Computertomographie-Gerät gemäß dem
Patentanspruch 1; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
jeweils Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.
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Bei
dem erfindungsgemäßen SPECT-Gerät wird
durch den mindestens vier Achsen aufweisenden Roboterarm, an dessen
einem Ende frei beweglich eine SPECT-Aufnahmevorrichtung angeordnet ist,
so dass die SPECT-Aufnahmevorrichtung flexibel dreidimensional bewegt
und verstellt werden kann, ein verbesserter Zugang zu einem Patienten
möglich. Insbesondere kann die SPECT-Aufnahmevorrichtung
schnell und aufwandsarm in eine Aufnahmeposition um den Patienten
verfahren und wieder komplett entfernt werden, ohne den Patienten
bewegen zu müssen. Dies kann auch auf einfache Weise mehrmals
hintereinander durchgeführt werden. Insgesamt weist das
erfindungsgemäße SPECT-Gerät eine sehr
gute Positionierungsflexibilität auf.
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Nach
einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Roboterarm von einem
Knickarmroboter, insbesondere von einem Knickarmroboter mit sechs
Drehachsen, gebildet. Mit einem derartigen Knickarmroboter ist es
möglich, die SPECT-Aufnahmevorrichtung in jede gewünschte
Position zu verfahren und des Weiteren auf einer beliebig voreinstellbaren
Bewegungsbahn zu bewegen. Derartige Knickarmroboter werden insbesondere
in der Automobilindustrie verwendet und sind dort weit verbreitet.
Beispielsweise werden von der Firma KUKA unter der Internetadresse www.kuka.com derartige
Roboter angeboten.
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Bei
der SPECT Aufnahmevorrichtung kann es sich zum Beispiel um ein eine Öffnung
für die Durchführung eines Patienten aufweisendes
Traggestell, eine sogenannte SPECT-Gantry handeln, an welcher zumindest
ein, bevorzugt zwei SPECT-Detektorköpfe angeordnet sind.
Im Fall von zwei SPECT-Detektorköpfen sind diese an der SPECT-Gantry
derart beweglich gelagert, dass sie während einer Untersuchung
synchron und mit einer festen Winkelbeziehung zueinander um den
in der Öffnung befindlichen Patienten herum bewegbar sind,
vorzugsweise auf einer Kreisbahn.
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In
vorteilhafter Weise ist der Roboterarm, insbesondere der Knickarmroboter,
an seinem anderen Ende fest am Boden, an der Decke oder an der Wand
eines Untersuchungsraumes montiert. Durch eine derartige feste Montage
ist eine stabile Bewegung des Roboterarms relativ zu einem festen
Bezugspunkt gewährleistet.
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Der
Roboterarm, insbesondere der Knickarmroboter, kann auch auf einer
Schienenvorrichtung, welche auf dem Boden oder an der Decke des Untersuchungsraumes
befestigt ist, verfahrbar angeordnet sein. Außerdem kann
der Knickarmroboter auch auf einem mobilen Gerätewagen
angeordnet sein. Durch diese Mobilität ist der Einsatzradius
des SPECT-Geräts erhöht.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die SPECT-Aufnahmevorrichtung
an einer Hand des Roboterarms lösbar befestigt, so dass
die SPECT-Aufnahmevorrichtung zum Beispiel auch abgekoppelt werden
kann und je nach Bedarf an ihrer Stelle an eine weitere Komponente
wie zum Beispiel eine Patientenliege angekoppelt werden kann.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das SPECT-Gerät
als kombiniertes SPECT-Computertomographie-Gerät ausgebildet. Das
Kombinationsgerät bietet dabei die Möglichkeit, mit
der Computertomographie(CT)-Komponente gewonnene anatomische und
mit der SPECT-Komponente gewonnene funktionelle Bildinformationen
miteinander zu fusionieren oder einander zu überlagern. Ein
Arzt hat somit die funktionellen Bildinformationen in ihrer anatomischen
Umgebung zur Verfügung und kann auf Grund dieser Informationen
verbesserte Diagnosen erstellen.
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In
vorteilhafter Weise weist das SPECT-CT-Gerät eine SPECT-Aufnahmevorrichtung mit
zumindest einem um einen Untersuchungsbereich herum bewegbaren SPECT-Detektorkopf
und eine CT-Gantry mit einer Röntgenquelle und einer Röntgendetektoreinheit
auf, wobei die SPECT-Aufnahmevorrichtung und die CT-Gantry hintereinander entlang
einer gemeinsamen Längsachse angeordnet sind. So kann auf
einfache Weise in schneller Abfolge erst eine SPECT- und anschließend
eine CT-Untersuchung (oder umgekehrt) durchgeführt werden, indem
das SPECT-CT-Gerät über einen Patienten geschoben
wird oder ein Patient durch die Öffnungen der SPECT-Aufnahmevorrichtung
und der CT-Gantry entlang der Längsachse geschoben wird.
Zudem ist eine Überlagerung der gewonnen SPECT-Bilder und der
CT-Bilder mit geringem Aufwand möglich, da die beiden Bildaufnahmevorichtungen
in fester Relativposition zueinander stehen.
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Die
Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen
der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch
dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeich nung näher erläutert,
ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese
Ausführungsbeispiele erfolgt; es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Knickarmroboters mit sechs Drehachsen
nach dem Stand der Technik;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
SPECT-Geräts mit zwei gegenüberliegenden Detektorköpfen;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen
SPECT-Geräts mit zwei um 90° verkippten Detektorköpfen;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
SPECT-CT-Geräts.
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1 zeigt
einen nach dem Stand der Technik bekannten Roboterarm in Form eines
Knickarmroboters 10 mit sechs Drehachsen. An einem Grundgestell 1,
welches beispielsweise auf einem Boden fest montiert ist, ist drehbar
um eine erste Drehachse A1 ein Karussell 2 aufgenommen.
Am Karussell 2 ist schwenkbar um eine zweite Drehachse A2
eine Schwinge 3 angebracht. An der Schwinge 3 ist
drehbar um eine dritte Drehachse A3 ein Arm 4 befestigt.
Am Ende des Arms 4 ist drehbar um eine vierte Drehachse
A4 eine Hand 5 angebracht. Die Hand 5 weist ein
Befestigungselement 6 auf, welches um eine Rotationsachse
A6 rotierbar und um eine senkrecht dazu verlaufende fünfte
Drehachse A5 schwenkbar ist.
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2 zeigt
in einer perspektivischen Ansicht schematisch eine Ausgestaltung
der Erfindung in Form des SPECT-Geräts 20. Am
Befestigungselement 6 der Hand 5 ist ein SPECT-Aufnahmesystem 11 angekuppelt.
Dazu kann eine hier nicht näher dargestellte Kupplung vorgesehen
sein, welche ein An- und Abkuppeln des SPECT-Aufnahmesystems 11 ermöglicht.
Das SPECT-Aufnahmesystem 11 kann auch fest an dem Knickarmroboter 10 befestigt
sein. Das SPECT-Aufnahmesystem 11 weist ein Tragge stell
sowie zwei SPECT-Detektorköpfe 12 auf. Das Traggestell
ist hierbei in Form einer SPECT-Gantry 13 mit einer Öffnung
ausgebildet. Die beiden SPECT Detektorköpfe 12 sind
so in der SPECT-Gantry angeordnet, dass sie synchron und mit einer
festen Winkelbeziehung auf einer Kreisbahn um die Öffnung und
den darin befindlichen Untersuchungsbereich rotieren können
und dabei die von dem Patienten abgegebene Gammastrahlung aufnehmen.
Es kann auch vorgesehen sein dass die SPECT-Detektorköpfe 12 stufenlos
oder schrittweise verstellbar sind.
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In
der 3 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung
in Form eines SPECT-Geräts 21 mit einem SPECT-Aufnahmesystems 11 gezeigt,
bei dem die beiden SPECT-Detektorköpfe 12 um 90° zueinander
gekippt sind. Eine solche Winkelbeziehung kann z. B. bei einer kardiologischen
SPECT-Untersuchung vorteilhaft sein, während bei einer
Ganzkörperuntersuchung sich die beiden Detektorköpfe
in der Regel diametral gegenüberliegen (180° Detektorgeometrie),
wie in der 2 gezeigt. Die beiden zueinander
um 90° gekippten SPECT-Detektorköpfe 12 sind mittels
einer Halterung 18 an dem Roboterarm, insbesondere an dem
Knickarmroboter 10, angekuppelt. Auf einem Patiententisch 14 ist
ein Patient 15 für eine Untersuchung angeordnet.
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Mittels
des Knickarmroboters 10 kann das SPECT-Aufnahmesystem 11 dreidimensional
frei verstellt werden und in jede beliebige Aufnahmeposition in
Bezug auf den Patienten bewegt werden. Im Fall des in der 2 gezeigten
SPECT-Geräts 20 kann die SPECT-Gantry 13 derart über
den Patienten geschoben werden, dass dieser sich im Zentrum der Öffnung
befindet. Für eine Aufnahme werden nun die SPECT-Detektorköpfe 12 um
das Zentrum der Öffnung rotiert. Im Fall des in der 3 gezeigten SPECT
Geräts 21 können die um 90° zueinander
gekippten SPECT Detektorköpfe 12 z. B. über
die Brust oder ein anderes Körperteil des Patienten gestülpt werden
und in dieser Position eine Aufnahme gemacht werden. Der Patiententisch 14 kann
in seiner Höhen-, Längs- und Querrichtung manuell
oder motorisch verstellbar sein, wobei er bodenmontiert, wand- oder
deckenmon tiert sein kann. Zusätzlich kann eine Neigung
in allen drei Raumrichtungen und eine Rotation um einen Mittelpunkt
möglich sein. Außerdem kann der Patiententisch 14 dazu
ausgebildet sein, kreis- oder ellipsenförmige Rotationsbewegungen
um einen festen Punkt in der Ebene oder dem Raum auszuführen.
Es kann auch vorgesehen sein einen weiteren Knickarmroboter vorzusehen,
welcher den Patiententisch 14 dreidimensional verstellbar
haltert. Auf diese Weise können die beiden Knickarmroboter
für eine Aufnahme koordinierte Bewegungen ausführen
um den Patienten und das SPECT-Aufnahmesystem 11 in einer
Aufnahmeposition zu bringen. Zur Koordinierung dieser Bewegung kann
eine Systemsteuerung 23 des SPECT-Geräts verwendet
werden.
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Ein
kombiniertes SPECT-CT-Gerät ist zum Beispiel aus der
US 5,391,877 A1 bekannt.
Bei diesem sind jedoch das SPECT-Aufnahmesystem und die CT-Gantry
festinstalliert und daher unflexibel.
4 zeigt
ein kombiniertes SPECT-CT-Gerät
22 mit einem SPECT-Aufnahmesystem
11 und
einem CT-Aufnahmesystem, aufweisend eine CT-Gantry
16 und
darin rotierbar einen Röntgenstrahler und einen Röntgendetektor
(nicht gezeigt). SPECT-Aufnahmesystem
11 und CT-Gantry
16 sind
hintereinander zusammenhängend mittels einer Halterung
18 an
dem Knickarmroboter
10 entlang einer gemeinsamen Längsachse
z angeordnet und können gemeinsam bewegt werden. Zur sequentiellen
Untersuchung desselben Körperbereichs eines Patienten mittels SPECT
und CT werden die beiden Aufnahmesysteme entlang des Patienten oder
der Patient entlang der Aufnahmesysteme verschoben. Es kann vorgesehen
sein, dass die beiden Aufnahmesysteme mittels eines gemeinsamen
Gehäuses verbunden sind. Das CT-Aufnahmesystem weist in
der CT-Gantry
16 zumindest eine einen Fächerstrahl
erzeugende Röntgenquelle sowie einen zeilenförmigen
Röntgendetektor auf, welche im Inneren der CT-Gantry
16 auf
die bekannte Weise um die Öffnung der Gantry rotierbar angeordnet
sind.
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An
der Außenseite der CT-Gantry 16 oder der SPECT-Gantry 13 kann
für eine einfache und schnelle Bedienbarkeit des SPECT- CT-Geräts 22 ein User-IO 17 mit
einer Eingabeeinheit angeordnet sein. Anhand von Eingaben kann eine
Bedienperson das SPECT-CT-Gerät über eine Systemsteuerung 23 ansteuern.
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Das
SPECT-Aufnahmesystem 11 ist datenseitig mit einer SPECT-Bildverarbeitungseinheit 24 verbunden,
während sie CT-Gantry 16 datenseitig mit einer
CT-Bildverarbeitungseinheit 25 verbunden ist. Für
eine schnelle Überlagerung der gewonnenen SPECT-Bilder
mit den CT-Bildern ist eine Bildfusionsvorrichtung 26 vorgesehen,
welche nahezu in Echtzeit für eine gemeinsame Darstellung
der Bilder sorgt. Es kann auch eine gemeinsame Bildverarbeitungsvorrichtung
für SPECT und CT vorgesehen sein. Die Bildverarbeitungseinheiten 25 und 24,
die Bildfusionsvorrichtung 26 sowie das gesamte SPECT-CT-Gerät 22 werden
von der Systemsteuerung 23 angesteuert.
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Die
Erfindung lässt sich in folgender Weise kurz zusammenfassen:
Für eine besonders gute Flexibilität bei der Positionierung
ist ein Single-Photon-Emissions-Computertomographie-Gerät,
aufweisend einen mindestens vier Achsen aufweisenden Roboterarm,
wobei an einem Ende des Roboterarms frei beweglich eine SPECT-Aufnahmevorrichtung
mit zumindest einem, insbesondere zwei, um einen Untersuchungsbereich
herum bewegbaren SPECT-Detektorköpfen angeordnet ist, vorgesehen.
Insbesondere ist auch ein kombiniertes SPECT-CT-Gerät an dem
Roboterarm vorgesehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5638817
A1 [0002]
- - US 5391877 A1 [0023]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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