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Die
Erfindung betrifft ein Biplan-Röntgengerät zur
Aufnahme von Röntgenbildern in zwei Aufnahmeebenen gemäß dem
Patentanspruch 1.
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Biplane
Röntgengeräte, also Röntgengeräte mit
zwei verschiedenen, in unterschiedlichen Ebenen anordbaren Aufnahmesystemen,
werden häufig zum Beispiel in der Neuroradiologie, Elektrophysiologie oder
Kardiologie verwendet, um gleichzeitig zwei Röntgenbilder
eines Organs aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen anzeigen
und daraus eine dreidimensionale Darstellung rekonstruieren zu können.
Der Vorteil derartiger Biplan-Röntgengeräte liegt darin,
dass durch die gleichzeitige Aufnahme aus zwei Aufnahmeebenen schneller
und mit geringerer Kontrastmittelbelastung dreidimensionale Darstellungen
von Organen möglich sind, was besonders bei Interventionen
erwünscht ist. Biplane Röntgengeräte
sind jedoch im Vergleich zu monoplanen Röntgengeräten
voluminös und teuer.
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Im
Allgemeinen weist ein Biplan-Röntgengerät zwei
C-Bögen mit jeweils einer Röntgenquelle und einem
Röntgendetektor auf. Biplan-Röntgengeräte sind
zum Beispiel aus der
US
7,220,052 B2 und der
DE 10 2006 028 326 A1 bekannt. Häufig
ist einer der C-Bögen bodenmontiert und der andere deckenmontiert,
um eine verbesserte Bewegungsführung zu ermöglichen.
Die beiden C-Bögen müssen relativ zueinander präzise
positioniert und synchronisiert bewegt werden, ohne miteinander
oder mit dem Patienten zu kollidieren, und sollten dabei alle möglichen Positionen
in Bezug auf den Patienten abdecken. Diese Abstimmung zu erzielen
erfordert eine aufwändige computerüberwachte Steuerung.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches Biplan-Röntgengerät
bereitzustellen, welches eine flexible, schnelle und sichere Aufnahme
von Röntgenbildern in zwei Aufnahmeebenen ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Biplan-Röntgengerät zur Aufnahme von Röntgenbildern
in zwei Aufnahmeebenen gemäß dem Patentanspruch
1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand
der zugehörigen Unteransprüche 2 bis 8.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Biplan-Röntgengerät
mit einem ersten C-Bogen zur Aufnahme von Röntgenbildern
in einer ersten Aufnahmeebene und mit einem zweiten C-Bogen zur
Aufnahme von Röntgenbildern in einer zweiten Aufnahmeebene, welche
derart miteinander verbunden sind, dass sie zusammen ein scherenförmiges
Gelenk mit einer gemeinsamen, von der Schnittachse der beiden Aufnahmeebenen
gebildete Drehachse aufweisen, ist auf einfache Weise ohne eine
aufwändige Kollisionsüberwachung in Bezug auf
eine Kollision der beiden C-Bögen und ohne eine aufwändige
Synchronisierung der Bewegungen der beiden C-Bögen zueinander
eine gleichzeitige Aufnahme von zwei Röntgenbildern in
zwei Aufnahmeebenen möglich.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Biplan-Röntgengerät
ist ausgeschlossen, dass die beiden C-Bögen miteinander
kollidieren oder verkanten. Außerdem wird der Workflow
einer Röntgenuntersuchung durch das erfindungsgemäße
Biplan-Röntgengerät erleichtert, da die C-Bögen
gemeinsam bewegt werden und so in ihrer Bewegung nicht mehr aufeinander abgestimmt
werden müssen. Dadurch kann das gesamte Röntgengerät
kleiner, mit geringerem Aufwand und geringeren Kosten hergestellt
werden. Eine Rotation der C-Bögen um ein Untersuchungsobjekt
insbesondere auch für 3D-Aufnahmen kann schneller und besonders
flexibel ausgeführt werden. Ingesamt vereinfacht sich die
Steuerung eines Biplan-Röntgengerätes im Vergleich
zum Stand der Technik.
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Nach
einer Ausgestaltung der Erfindung sind die C-Bögen in dem
Gelenk um die Drehachse gegeneinander verkippbar, so dass ihre Aufnahmeebenen
variabel zueinander verstellt werden können. Hierbei kann
zum Beispiel vorgesehen sein, dass die Aufnahmeebenen Winkel etwa
zwischen 5° und 175° zueinander einnehmen können.
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In
vorteilhafter Weise sind die C-Bögen in dem Gelenk in zumindest
einer Position, bevorzugt in frei wählbaren Positionen,
feststellbar. Auf diese Weise können bei Bedarf die C-Bögen
in die gewünschte Position gekippt und in dieser fixiert
werden, so dass in dieser Position der C-Bögen zueinander
beliebig viele Röntgenbilder aufgenommen werden können. Die
Einheit bestehend aus den beiden C-Bögen kann dabei zusätzlich
beliebig verstellt, zum Beispiel gemeinsam um ein Untersuchungsobjekt
rotiert werden.
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In
vorteilhafter Weise sind für eine einfache Rekonstruktion
von dreidimensionalen Volumenbildern die beiden C-Bögen
bei einem Winkel ihrer Aufnahmeebenen zueinander von mindestens
30° und höchstens 90° feststellbar. Bei
Winkeln der Aufnahmeebenen zueinander von mehr als 30° ist
eine besonders genaue und einfache Volumenrekonstruktion möglich.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Radien der beiden
C-Bögen im Wesentlichen gleich groß. Auf diese
Weise können mit beiden C-Bögen vergleichbare
Bildausschnitte des Untersuchungsobjekts aufgenommen werden. Weiterhin
ist es vorteilhaft für eine präzise Volumenrekonstruktion,
wenn die Fokusse der Röntgenstrahler der beiden C-Bögen
und die Mittelpunkte der Flächen der Röntgendetektoren
in einer Ebene liegen. Dies ist insbesondere dadurch erzielbar,
dass beide C-Bögen sowie Röntgenstrahler und Röntgendetektoren
im Wesentlichen identisch sind und das Gelenk bei beiden C-Bögen
an derselben Stelle angeordnet ist. Insbesondere verbindet das Gelenk
die beiden C-Bögen in ihren jeweiligen Bogenmittelpunkten
miteinander. Unter der Annahme, dass ein C-Bogen einen Halbkreis
von 180° aufweist, befindet sich das Gelenk also bevorzugt
etwa bei 90°, wobei Abweichungen von 10% umfasst sind.
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Nach
einer Ausgestaltung der Erfindung werden die beiden C-Bögen
gemeinsam von einem sechs Drehachsen aufweisenden Knickarmroboter gehaltert.
Ein solcher 6-Achs-Knickarmroboter kann die Einheit bestehend aus
den beiden C-Bögen beliebig dreidimensional bewegen und
so flexibel alle Positionen in Bezug auf einen Patienten ermöglichen. Der
6-Achs-Knickarmroboter haltert die Einheit aus den beiden C-Bögen
zum Beispiel über eine Verlängerung des Gelenkes.
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In
vorteilhafter Weise ist einer der C-Bögen, insbesondere
der innerhalb des anderen C-Bogens angeordnete, an dem Gelenk entlang
seines Umfangs verschiebbar. Dadurch können auch Aufnahmen
auch außerhalb der sogenannten sagittalen Ebene durchgeführt
werden.
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Die
Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen
der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch
dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert,
ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese
Ausführungsbeispiele erfolgt; es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Biplan-Röntgengeräts;
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2 eine
Ansicht des erfindungsgemäßen Biplan-Röntgengeräts
von der Rückseite der C-Bögen;
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3 eine
Ansicht eines an einem Knickarmroboter befestigten erfindungsgemäßen
Biplan-Röntgengeräts;
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4 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Biplan-Röntgengeräts
mit einem entlang seines Umfangs verstellbaren C-Bogen und
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5 eine
Ansicht des Verstellmechanismus eines entlang seines Umfangs verstellbaren C-Bogens.
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In
der 1 ist ein Biplan-Röntgengerät
mit einem ersten C-Bogen 10 und einem zweiten C-Bogen 11 gezeigt,
wobei die beiden C-Bögen gekreuzt angeordnet und im Kreuzungspunkt
mittels eines Gelenkes 16 verbunden sind. Das Gelenk 16 ist
dabei derart beschaffen, dass die beiden C-Bögen wie eine Schere
gegeneinander verkippt werden können, wobei der Mittelpunkt
des Gelenkes 16 auch als Drehachse A funktioniert. Der
erste C-Bogen 10 beschreibt dabei eine erste Aufnahmeebene 23 und
der zweite C-Bogen 11 eine zweite Aufnahmeebene 24, welche
durch das Verkippen in ihrem Winkel zueinander verändert
werden können. Der erste C-Bogen 10 weist an seinem
einen Ende eine erste Röntgenquelle 12 und an
seinem anderen, gegenüberliegenden Ende einen ersten Röntgendetektor 14 auf,
während der zweite C-Bogen 11 an seinem einen
Ende eine zweite Röntgenquelle 13 und an seinem
anderen Ende einen zweiten Röntgendetektor 15 aufweist.
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Die
beiden C-Bögen sind zum Beispiel über das Gelenk 16 mit
einer Halterung 18 verbunden, welche zum Beispiel an einem
deckengehängten Tragegestell oder einer bodenmontierten
Tragevorrichtung befestigt ist. Bei den Röntgendetektoren 14 und 15 kann
es sich jeweils um digitale Flachbilddetektoren handeln, wobei diese
von gleicher oder von unterschiedlicher Fläche sein können.
Typische Detektorgrößen sind zum Beispiel 30 × 40
cm2 oder 20 × 20 cm2.
Die Röntgenquellen erzeugen jeweils eine Röntgenstrahlung,
welche nach Durchstrahlung eines Untersuchungsobjekts von den Röntgendetektoren
aufgezeichnet wird.
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Das
Gelenk 16 verbindet die beiden C-Bögen bevorzugt
an ihren Mittelpunkten, also sowohl von der Röntgenquelle
als auch von dem Röntgendetektor entfernt, gerechnet nach
der Hälfte der Länge des C-Bogens. Nach einer
Ausgestaltung der Erfindung weisen jeweils die C-Bögen 10; 11,
die Röntgenstrahler 12; 13 und die Röntgendetektoren 14; 15 die
gleiche Größe auf. Auf diese Weise liegen die
Fokusse der Röntgenquellen und die Mittelpunkte der Flächen
der Röntgendetektoren in einer gemeinsamen Ebene E. Dies
ist vorteilhaft, da mittels eines derartigen Biplan-Röntgengeräts
virtuelle Bilder des Untersuchungsobjekts aus beliebigen Projektionsrichtungen
der gleichen Ebene E aus den beiden realen Projektionsrichtungen
der beiden C-Bögen berechnet werden können. Mit
Hilfe einer Bildverarbeitungssoftware, z. B. durch das Programm
IC-3D, kann aus zwei Röntgenbildern, deren Aufnahmeebenen
um mindestens 30° verkippt sind, ein 3D-Volumenbild z.
B. eines Gefäßabschnitts oder eines Organs berechnet
werden. Durch Rückrechnung kann dann jede beliebige Projektionsrichtung
rekonstruiert werden und der Gefäßabschnitt oder
das Organ kann an einer Anzeigevorrichtung aus allen Perspektiven angezeigt
werden.
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In
der 2 ist die Einheit bestehend aus den beiden C-Bögen 10; 11 in
Draufsicht auf die Rückseite der C-Bögen und das
Gelenk 16 gezeigt. Auf diese Weise ist erkennbar, wie die
erste Aufnahmeebene 23 des ersten C-Bogens 10 zu
der zweiten Aufnahmeebene 24 des zweiten C-Bogens 11 um
einen Winkel α gekippt ist. Auf diese Weise bilden die beiden
C-Bögen miteinander ein X. Je nach Bedarf kann der Winkel α durch
Verkippen der beiden C-Bögen zueinander um die Drehachse
A verändert werden und die Einheit aus beiden C-Bögen
dann bei dem gewünschten Winkel α fixiert werden.
Dies kann durch eine Steuerungseinheit regelbar und durch einen
Antrieb antreibbar sein, so dass der Anlagennutzer den gewünschten
Winkel mittels einer Eingabeeinheit auswählt und dieser
dann automatisch eingestellt und fixiert wird. Vorteilhafterweise
sind zumindest Winkel zwischen 30° und 90° einstellbar,
wobei auch vorgesehen sein kann, dass die Aufnahmeebenen größere
Winkel als 90° und kleinere Winkel als 30° einnehmen
können. Eine Berechnung einer virtuellen Projektion wird
umso einfacher und präziser, je näher der Winkel
zwischen den Aufnahmeebenen der beiden realen Projektionen 90° ist.
Es kann vorgesehen sein, dass Winkel stufenweise oder kontinuierlich
eingestellt werden können.
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3 zeigt
ein Biplan-Röntgengerät mit einem ersten C-Bogen 10 und
einem zweiten C-Bogen 11 und einem gemeinsamen Gelenk 16,
wobei die C-Bögen mittels des Gelenks 16 an einer
Hand eines 6-Achs-Knickarmroboters 22 befestigt sind. Der 6-Achs-Knickarmroboter
kann die C-Bögen in beliebige Stellungen relativ zu einem
Patienten positionieren. Der 6-Achs-Knickarmroboter 22 sowie
die C-Bögen 10; 11 werden von einer Systemsteuerung 19 angesteuert.
Die aufgenommenen Röntgenbilder werden anschließend
von einem Bildsystem 20 und einer darin enthaltenen Verarbeitungsvorrichtung
bearbeitet, zum Beispiel zu einem Volumenbild rekonstruiert, und
an einer Anzeigeeinheit 21 angezeigt.
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Ein
Workflow einer Untersuchung eines Patienten oder eines Untersuchungsobjekts
mit dem Biplan-Röntgengerät kann beispielsweise
derart aussehen, dass zuerst für eine erleichterte Positionierung
der Einheit aus den beiden C-Bögen ein sehr kleiner Winkel,
zum Beispiel 10°, eingestellt wird. Befindet sich das Biplan-Röntgengerät
dann in der gewünschten Position relativ zu dem Patienten
oder dem Untersuchungsobjekt wird der für die Untersuchung
gewünschte Winkel, zum Beispiel 85°, zwischen
den Aufnahmeebenen 23; 24 durch Verkippen der
C-Bögen um die Drehachse A eingestellt und fixiert.
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4 zeigt
ein weiteres Biplan-Röntgengerät mit einem ersten
C-Bogen 10 und einem zweiten C-Bogen 11, welche
mittels eines Gelenkes 16 verbunden sind, wobei der zweite
C-Bogen 11 eine Schiene 25 aufweist, mittels der
er entlang seines Umfangs verstellbar ist. In 5 sind
der zweite C-Bogen sowie die Schiene 25 in vergrößerter
Ansicht gezeigt. Der zweite C-Bogen 11 ist aus einer ersten
Stellung, welche durchgezogen gezeichnet ist, innerhalb der Schiene 25 in
Richtung des Pfeils 26 in eine zweite Stellung (strichliert)
verschiebbar. Für eine derartige Konstruktion ist lediglich
die Schiene 25 des zweiten C-Bogens 11 fest an
dem Gelenk befestigt; der C-Bogen selbst ist innerhalb der Schiene 25 verschiebbar.
Durch die Verschiebung des zweiten C-Bogens werden der zweite Röntgenstrahler
und der zweite Röntgendetektor aus der gemeinsamen Ebene
E herausgeschoben. So wird es möglich, die Projektionsbilder
in zwei Ebenen zueinander variabel zu gestalten.
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Bei
der lateralen Positionierung der Einheit aus den beiden C-Bögen
in Bezug auf einen Patienten kann der innere C-Bogen aus der sagittalen
Ebene herausgefahren werden, so dass neben virtuellen sagittalen
Projektionsbildern auch virtuelle axiale Projektionsbilder möglich
sind.
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Mittels
eines derartigen Biplan-Röntgengeräts mit C-Bögen
kann ein Rotationsumlauf um ein Untersuchungsobjekt zur Aufnahme
von 2D-Projektionsbildern zur 3D-Rekonstruktion fast doppelt so schnell
wie bei einem einfachen C-Bogen-Röntgengerät durchgeführt
werden, insbesondere wenn der Winkel zwischen den beiden Aufnahmeebenen
etwa 90° beträgt.
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Die
Erfindung lässt sich in folgender Weise kurz zusammenfassen:
Für eine besonders flexible Aufnahme von Röntgenbildern
in zwei Aufnahmeebenen 23; 24 ist ein Biplan-Röntgengerät,
aufweisend ein erstes Aufnahmesystem mit einem ersten C-Bogen 10,
einer ersten Röntgenquelle 12 und einem ersten
Röntgendetektor 14 zur Aufnahme von Röntgenbildern
in einer ersten Aufnahmeebene 23 und ein zweites Aufnahmesystem
mit einem zweiten C-Bogen 11, einer zweiten Röntgenquelle 13 und
einem zweiten Röntgendetektor 15 zur Aufnahme
von Röntgenbildern in einer zweiten Aufnahmeebene 24 vorgesehen,
wobei die beiden C-Bögen 10; 11 derart miteinander
verbunden sind, dass sie zusammen ein scherenförmiges Gelenk 16 mit
einer gemeinsamen, von der Schnittachse der beiden Aufnahmeebenen 23; 24 gebildete
Drehachse A aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 7220052
B2 [0003]
- - DE 102006028326 A1 [0003]