DE102009037409B4

DE102009037409B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Visualisierung eines Röntgenfensters

Info

Publication number: DE102009037409B4
Application number: DE102009037409.4A
Authority: DE
Inventors: Dr. Graumann Rainer; Dr. Heer Volker
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2009-08-13
Filing date: 2009-08-13
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2029-08-14
Also published as: DE102009037409A1

Abstract

Vorrichtung zur Visualisierung eines Röntgenfensters (RF), mit einer Röntgenquelle (RQ) und einem Detektor (D), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lichtquelle (LQ) am Detektor (D) vorgesehen ist und ein zugehöriger zweiter Spiegel (S2) am Detektor (D) entsprechend einer Blendeneinstellung bei der Röntgenquelle derart ausrichtbar ist, dass mindestens ein Teil des Röntgenfensters (RF) auf ein Objekt (O) optisch abbildbar ist, wobei die Größe und Ausrichtung des optischen Röntgenfensters (RF) abhängig von der Bündelung der Röntgenstrahlen der Röntgenquelle (RQ) bestimmbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Visualisierung eines Röntgenfensters auf einem Objekt.
Vor einem chirurgischen Eingriff werden mittels einer Röntgenquelle und eines Röntgendetektors, die beispielsweise an den Enden eines C-Bogens angeordnet sein können, ein oder mehrere Röntgenbilder von einem Eingriffsbereich erstellt. In einer Vielzahl von Einsätzen der Röntgenanlage ist der Röntgendetektor oberhalb des OP-Tisches angeordnet. Dies bringt den Nachteil mit sich, dass die Lage und die Größe des durchstrahlten Bereichs für den Chirurgen, insbesondere in Randgebieten nur vage erfasst werden kann. Dies kann in der Praxis dazu führen, dass mehrere Röntgenaufnahmen von einem Eingriffsbereich mit variierenden Positionierungen des C-Bogens akquiriert werden müssen, bis die richtige Positionierung der Röntgenquelle für ein Röntgenbild gefunden ist. Die aufgeführten Nachteile bringen auch die sogenannten Untertischdurchleuchtungsanlagen mit sich, da auch hier der Röntgendetektor über dem Patienten positioniert wird und die Röntgenquelle unterhalb des Tisches angeordnet ist. Jede zusätzliche Röntgenaufnahme erhöht die Röntgenbelastung für den Patienten und Arzt oder das Bedienpersonal, zudem geht vor einem chirurgischen Eingriff wertvolle Zeit verloren.
Aus der Offenlegungsschrift DE 199 43 898 A1 ist eine Röntgeneinrichtung bekannt bei der mittels Indikatormitteln im Wesentlichen eine Ausleuchtung und/oder Überwachung eines von einer Röntgenstrahlung durchsetzten Strahlungsbereichs auf einem Patienten angezeigt wird.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2004 028 366 A1 ist ein Licht-Zielsystem bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein dazugehöriges Verfahren zur Visualisierung eines Röntgenfensters auf dem Patienten anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 oder 8 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei der Vorrichtung und dem dazugehörigen Verfahren ist zur Visualisierung eines Röntgenfensters mindestens eine Lichtquelle sowie ein Spiegel an einem Detektor vorgesehen, womit mindestens ein Teil des Röntgenfensters auf einem Objekt optisch abgebildet wird, wobei die Größe und Ausrichtung des optischen Röntgenfensters abhängig von der Bündelung der Röntgenstrahlen der Röntgenquelle bestimmbar ist.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass vor einer Röntgenaufnahme die exakten Ausmaße eines entstehenden Röntgenbildes, ausgehend von der Seite des Detektors auf dem Objekt sofort visualisiert wird.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass eine Belegung des Röntgengerätes auf eine zur Röntgenaufnahme notwendige Zeit reduziert wird.
Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass der Patient und Arzt keiner zusätzlichen Röntgendosis ausgesetzt wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel,
3 ein drittes Ausführungsbeispiel und
4 eine schematische Ansicht.
1 zeigt eine Anordnung mit einem auf einer Auflagefläche AF angeordneten Objekt O sowie einen mit einer Röntgenquelle RQ in Verbindung stehenden Röntgendetektor D. Die Detektorfläche des Detektors D kann beliebige geometrische Flächen annehmen. Gebräuchlicherweise werden Detektoren mit einer rechteckigen bzw. quadratischen Detektorfläche verwendet. Die Röntgenquelle RQ ist auf die Detektoroberfläche des Detektors D ausgerichtet. Die Ausbreitung der Röntgenstrahlen erfolgt in der dargestellten Form eines Strahlenkegels RK. Der Zentralstrahl ZS des Strahlenkegels RK der Röntgenquelle RQ ist ausgehend von dieser dargestellt. Die Ausdehnung des Strahlenkegels RK ist durch hier nicht näher dargestellte Blenden einstellbar. Die Geometrie zwischen Röntgenquelle und Detektor sowie die Einstellung der Blenden ist für die nachfolgende Einstellung für eine prozessorgesteuerte Visualisierung eines Röntgenfensters RF bekannt.
Bei dieser gezeigten Ausführungsform ist jeweils an einer Seite des Detektors D mindestens eine Lichtquelle LQ angeordnet. Diese Lichtquelle LQ kann beispielsweise als eine Laserquelle ausgebildet sein. In einer weiteren Ausgestaltung können vier, die Eckpunkte eines rechteckigen Röntgenfensters anzeigende Laserquellen vorgesehen sein. Ausgehend von dem Laser LQ, der ein Punktlaser PL sein kann, wird das Laserlicht L über einen ersten und zweiten Spiegel S1, S2 auf die Oberfläche des Objektes O umgelenkt. Diese Lichtquellen LQ können jeweils an den Ecken und/oder Breitseiten des Detektor D angeordnet sein. Über jeweils einen ersten Spiegel S1 der auch als Umlenkspiegel bezeichnet werden kann, kann der jeweilige Laserstrahl L parallel zur Oberfläche des Detektors D umgelenkt und jeweils über einen zweiten Spiegel S2 auf die Oberfläche eines Objektes O weitergeleitet werden. Der zweite Spiegel S2 kann auch derart abgelenkt werden, dass sich ein Laserpunkt entlang einer Röntgenfensterkante bewegt, sodass sich eine optische Wegstrecke entsprechend der Kantenlänge des Röntgenfensters ergibt. Der zweite Spiegel S2 mit Aufhängung, Ausricht- und Nachführmechanik sind in der Art ausgebildet, dass sie röntgentransparent sind. Der zweite Spiegel S2 wird in seiner Position und/oder Winkeleinstellung durch die an den am Ausgang der Röntgenquelle RQ angeordneten Blenden bzw. Kollimatoren vorgegebene Strahlungsgeometrie ausgerichtet. Der Laserstrahl L wird somit exakt auf den Rand des durch den Kollimator begrenzenden Röntgenstrahl der Röntgenquelle RQ auf den Patienten projiziert. Die Einstellung der Kollimatoren an der Röntgenquelle RQ steuern prozessorgesteuert die Position und Neigung der zweiten Spiegel S2. Auf den ersten Umlenkspiegel S1 könnte verzichtet werden, wenn die Laserquelle LQ parallel zur Detektoroberfläche ausgerichtet wird. Der zweite Spiegel S2 wird, geführt durch eine Mechanik, entsprechend der Kollimator- beziehungsweise Blendeneinstellung an der Röntgenquelle, ausgerichtet. Die Steuerimpulse hierzu werden mittels eines in den Figuren nicht näher dargestellten Mikroprozessors berechnet. Die Mechanik ist derart ausgeprägt, dass auf Schienen geführte teleskopartige Vorrichtungen den zweiten Spiegel S2 entsprechend der Steuerimpulse motorisch nachführt. Eine teleskopartige Vorrichtung hat den Vorteil, dass diese beispielsweise aus röntgendurchlässigem Material ausgebildet platzsparend am Rand des Detektors anordenbar ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die steuernde Mechanik außerhalb des Detektorbereichs installierbar ist und auch aus röntgenintransparentem Material bestehen kann. Die Einblendung des optischen Röntgenfensters und Ausrichtung des C-Bogens erfolgt dann vor der eigentlichen Akquisition der Röntgenbilder. Zur eigentlichen Aufnahme können die Mechanik und die Umlenkmittel aus dem Strahlengang der Röntgenquelle gefahren werden.
Die Mechanik einschließlich Laserquelle LQ sowie die ersten und zweiten Spiegel S1, S2 sind in einem Röntgentransparenten Gehäuse untergebracht. Dieses Gehäuse bringt den Vorteil mit sich, dass dieses bei Bewegung des Detektors die das Röntgenfenster anzeigenden Mittel vor einer Beschädigung oder Dejustierung durch andere Gegenstände schützt.
In 2 ist eine Anordnung zur Anzeige eines Röntgenfensters RF auf einem Objekt O in der Art ausgebildet, dass je Detektorseite an dem Detektorrand mindestens eine Lichtquelle LQ angeordnet ist. Diese Lichtquelle LQ kann ein Punkt- oder Linienlaser PL, LL sein. Mittels des Linienlasers LL können nicht nur Eck- oder Seitenpunkte eines Röntgenfensters RF, sondern Kanten bzw. Seitenlinien des Röntgenfensters RF exakt auf dem jeweiligen Objekt O abgebildet werden. Bei dieser Ausprägung wird jeweils die maximale Röntgenfenstergröße abgebildet. In dieser Darstellung sind die Laser an der Seite des Detektors DK angeordnet und kalibriert.
In 3 ist eine weitere Anordnung zur Einblendung eines Röntgenfensters RF dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung wird die Größe des Röntgenfensters, beispielsweise ausgehend von einer Blendeneinstellung an der Röntgenquelle RQ prozessorgesteuert ermittelt. Bezugnehmend auf den Zentralstrahl ZS des Röntgenkegels RK wird mittels einer Sensormesseinheit SME die Entfernung der Objektoberfläche im Bereich des Zentralstrahls ZS ermittelt. Die Geometrie der Röntgenanlage sowie die Ausrichtung der Röntgenquelle RQ und der Ort und die Ausrichtung des Detektors D sind bekannt. Ausgehend von diesen Einstellungen wird die Größe des Röntgenfensters auf dem Objekt O in Verbindung mit der Geometrie des Röntgenstrahls sowie der Blendeneinstellung bei der Röntgenquelle RQ prozessorgesteuert ermittelt. Die Laserquelle LQ ist dazu so ausgeprägt, das ein der Größe des Röntgenfensters entsprechendes optisches Rechteck OR in der Laserquelle LQ erzeugt und auf das Objekt O projiziert wird. Die Laserquelle LQ wird mittels einer einem Mikroprozessor gesteuerten Mechanik vor einer Röntgenaufnahme entsprechend der Ausrichtung des Zentralstrahls ZS an der Detektorfläche positioniert. In einer weitergehenden Ausführungsform wird dass zu projizierende Röntgenfenster RF entsprechend der Positionierung der Laserquelle LQ am Rande der Detektoreinheit DK vorverzerrt. Ist beispielsweise die optische Verbindung zwischen Laser und Objektoberfläche unterbrochen, so wird das Röntgenfenster RF von einem am Detektorrand angeordneten weiteren Laser auf das Objekt O projiziert.
In 4 ist eine perspektivische Darstellung der Röntgenquelle RQ und des Detektors D sowie der sich von der Röntgenquelle RQ erstreckende Röntgenstrahlkegel RK wiedergegeben. Zwischen Röntgenquelle RQ und Röntgendetektor D ist ein auf einer Auflagefläche AF angeordnete Objekt O gezeigt. Auf dem Objekt O ist entsprechend der Fokussierung des Röntgenstrahls RK ein Röntgenfenster RF eingezeichnet.
Bezugszeichenliste

D: Detektor
RK: Röntgenkegel
RQ: Röntgenquelle
S1: erster Spiegel/erster Umlenkspiegel
S2: zweiter Spiegel/zweiter Umlenkspiegel
LQ: Lichtquelle
O: Objekt
AF: Auflagefläche
L: Laserstrahl
ZS: Zentralstrahl
SME: Sensormesseinheit
GE: Gehäuse
PL: Punktlaser
LL: Linienlaser
OR: optisches Rechteck
RF: Röntgenfenster

Claims

Vorrichtung zur Visualisierung eines Röntgenfensters (RF), mit einer Röntgenquelle (RQ) und einem Detektor (D), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lichtquelle (LQ) am Detektor (D) vorgesehen ist und ein zugehöriger zweiter Spiegel (S2) am Detektor (D) entsprechend einer Blendeneinstellung bei der Röntgenquelle derart ausrichtbar ist, dass mindestens ein Teil des Röntgenfensters (RF) auf ein Objekt (O) optisch abbildbar ist, wobei die Größe und Ausrichtung des optischen Röntgenfensters (RF) abhängig von der Bündelung der Röntgenstrahlen der Röntgenquelle (RQ) bestimmbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend der Blendeneinstellung an der Röntgenquelle die Position und Neigung des zweiten Spiegels (S2) prozessorgesteuert erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spiegel auf einer Schiene teleskopartig mittels Steuersignalen motorisch der Blendeneinstellung nachgeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (LQ) ein Punkt- oder Linienlaser (PL, LL) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (LQ) derart ausgebildet ist, dass die Umrisse des Röntgenfensters (RF) verzerrungsfrei auf dem Objekt (O) abbildbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Umlenkmittel (S1, S2) zur Umlenkung von optischen Markierungen vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (LQ) eine Umrandung einer geometrischen Fläche eines Röntgenfensters (RF) wiedergibt.
Verfahren zur Visualisierung eines Röntgenfensters (RF), mit einer Röntgenquelle (RQ) und einem Detektor (D), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lichtquelle (LQ) am Detektor (D) vorgesehen ist, wobei ein zugehöriger zweiter Spiegel (S2) am Detektor (D) entsprechend einer Blendeneinstellung bei der Röntgenquelle derart ausgerichtet wird, dass mindestens ein Teil des Röntgenfensters (RF) auf ein Objekt (O) optisch abgebildet wird, wobei die Größe und Ausrichtung des optischen Röntgenfensters (RF) abhängig von der Bündelung der Röntgenstrahlen der Röntgenquelle (RQ) bestimmt wird.