-
Die Erfindung betrifft ein Röntgensystem mit einem mobilen Röntgenstrahlgerät. Das Röntgenstrahlgerät enthält eine Röntgenquelle. Das Röntgensystem umfasst weiterhin einen mobilen Röntgendetektor. Der Röntgendetektor ist vom Röntgenstrahlgerät baulich getrennt, stellt also eine eigenständige Systemkomponente dar, welche völlig unabhängig von der Röntgenquelle positionierbar ist. Der Röntgendetektor ist z.B. mit dem Röntgenstrahlgerät nur über ein Anschlusskabel verbunden. Derartige Röntgensysteme werden auch als mobile Röntgensysteme bezeichnet, und z.B. unter dem Produktnamen Mobilett Digital XP der Fa. Siemens bekannt.
-
Bei der Benutzung eines derartigen Röntgensystems an einem Patienten beziehungsweise der Aufnahme eines Röntgenbildes mit dem mobilen Röntgendetektor tritt häufig folgendes Problem auf: Der Detektor wird unter oder hinter dem Patienten platziert und ist damit visuell von einem Bediener des Röntgensystems, insbesondere des Röntgenstrahlgerätes, visuell nicht direkt sichtbar. Der Röntgenstrahler muss aber zur Bildaufnahme optimal auf den Röntgendetektor ausgerichtet sein, um einerseits eine optimale Röntgenaufnahme zu erzeugen und andererseits zu verhindern, dass Röntgenstrahlung nicht auf den Detektor fällt und damit z.B. in die Umgebung des Detektors abgegeben wird. Bei bisherigen derartigen Röntgensystemen kann eine erste Ausrichtung der Röntgenquelle auf den Röntgendetektor nur ungefähr, z.B. nach subjektiver Einschätzung des Bedieners erfolgen. Dies führt dazu, das die akquirierten Röntgenbilder häufig nicht die gewünschten Organe oder Organregionen abbilden und mehrfache Röntgenaufnahmen erforderlich machen.
-
Bekannt ist heute bei einem derartigen Röntgensystem eine abwechselnde Durchführung von Bildakquisition und Verschiebung des Detektors bzw. der Röntgenquelle, bis das gewünschte Ergebnis vorliegt. Diese Vorgehensweise führt einerseits zu einer Erhöhung der Röntgendosis für den Patienten und das Personal, andererseits zu einer Verlängerung der gesamten Aufnahmeprozedur und somit insgesamt zu einer Verringerung der Akzeptanz des mobilen Röntgensystems.
-
Aus der
DE 10 2006 022 141 A1 ist die Verwendung eines elektromagnetischen Navigationssystems zur optimalen Ausrichtung von Röntgenquelle und Röntgendetektor bekannt. Hier wird sowohl an der Röntgenquelle als auch am Röntgendetektor jeweils ein oder mehrere Marker (optische Marker oder Feldspule) des Navigationssystems angeordnet. Das eigentliche Navigationsgerät, also im elektromagnetischen Fall der Feldgenerator und im optischen Fall die Stereokamera, des Navigationssystems wird an einer optimalen Stelle im Raum positioniert und ermittelt die jeweiligen Relativpositionen und Orientierungen von Röntgenquelle und Röntgendetektor zum Navigationsgerät. Dies erlaubt gegebenenfalls, dass Röntgenröhre und/oder Röntgendetektor justiert werden.
-
WO 2007 14 94 02 A2 beschreibt ein radiographisches System der Dentalmedizin, bei dem die Ausrichtung eines Röntgendetektors bezüglich eines Röntgenstrahlers mit Hilfe eines elektromagnetischen Systems, das einen Generator zum Erzeugen eines variablen elektromagnetischen Feldes und einen Detektor zum Erfassen des elektromagnetischen Feldes umfasst, ermittelt wird.
-
GB 2 450 606 A beschreibt eine elektromagnetische Schildanordnung für Fluoroskopiesysteme. Die Schildanordnung ist dazu ausgelegt, Sekundärfelder abzuschirmen, die in einem Röntgendetektor entstehen und ein elektromagnetisches Feld stören können, das zum Verfolgen (engl.: tracking) eines medizinischen Instruments dient.
-
JP H07 282 753 A beschreibt eine Röntgenröhre mit Schirmung, die dazu ausgelegt und ausgebildet ist, den das Target beaufschlagenden Elektronenstrahl vor dem Einfluss externer Magnetfelder abzuschirmen.
-
US 2008/0002808 A1 beschreibt ein weiteres Röntgensystem der Dentalmedizin mit einem an der Röntgenquelle angeordneten Feldgenerator zum Erzeugen eines magnetischen Feldes und Sensoren, die am Röntgendetektor angeordnet sind und das Magnetfeld erfassen.
-
US 2009/0032744 A1 beschreibt ein Röntgensystem mit einer Röntgenkassette, in der Signalgeneratoren angeordnet sind. Ein Signaldetektor detektiert die von den Signalgeneratoren erzeugten Signale, wobei der Abstand zwischen einer Strahlungsquelle und einem Strahlungsdetektor anhand der erfassten Signale berechnet wird.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Röntgensystem anzugeben.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Röntgensystem gemäß Patentanspruch 1, welches - wie oben genannt - ein mobiles Röntgenstrahlgerät und einen, in der Regel digitalen, mobilen Röntgendetektor enthält. Gemäß der Erfindung ist entweder die Röntgenquelle oder der Röntgendetektor mit einem Feldgenerator bestückt. Das jeweils andere Element, also der Röntgendetektor oder die Röntgenquelle enthält dann mindestens eine Sensorspule mit 6DoF (Degrees of freedom, Freiheitsgrade). Erfindungsgemäß weisen weiterhin der Feldgenerator und die Sensorspule eine magnetische Schirmung auf. Die Schirmung schirmt je nachdem den Feldgenerator und die Sensorspule gegen ferromagnetische Komponenten des jeweiligen Bauteils ab, an dem Feldgenerator oder Sensorspule angeordnet sind, also von Röntgenquelle und Röntgendetektor. Der Feldgenerator ist von der Schirmung umgeben. Die Schirmung umfasst einen Blechring aus µ-Metall. Eine Öffnung der Schirmung ist derart ausgerichtet, dass die vom Feldgenerator ausgehende, elektromagnetische Strahlung in Richtung eines von der Röntgenquelle ausgehenden Röntgenkegels orientiert ist.
-
Mit anderen Worten wird durch die Schirmung der auf Feldgenerator und Sensorspule einwirkende Störeffekt ferromagnetischer Komponenten in deren Nähe durch die Schirmung berechenbar, d.h. der Störeffekt lässt sich dadurch in einer Positionsberechnung berücksichtigen.
-
Erfindungsgemäß enthält das Röntgensystem außerdem eine Auswerteeinheit, welche die Relativlage von Feldgenerator und Sensorspule ermittelt. Die Auswerteeinheit berücksichtig dabei die magnetische Schirmung.
-
Im Folgenden soll der Einfachheit halber ggf. der Fall angenommen werden, dass der Feldgenerator an der Röntgenquelle und die Sensorspule am Röntgendetektor liegt. Natürlich gelten die entsprechenden Aussagen dann auch für die umgekehrte Anordnung.
-
Mit anderen Worten wird also das Röntgensystem mit einem stark eingeschränkten Navigationssystem in Form eines Ortungssystems ausgerüstet. Dieses unterscheidet sich von einem herkömmlichen Navigationssystem dadurch, dass die Feldspule bereits den ersten Referenzpunkt im System bildet, nämlich an einer definierten Position an der Röntgenquelle beziehungsweise relativ zu dieser angeordnet ist. Der Feldgenerator, also die Feldspule erfasst außerdem nur ein einziges Objekt, nämlich den Röntgendetektor, welcher mit einer oder mehreren Sensorspulen ausgerüstet ist. Gegenüber einem herkömmlichen Navigationssystem ist damit eine weitere Sensorspule am Röntgendetektor eingespart und die Berechnung durch die Auswerteeinheit ist vereinfacht: Es muss nur eine einzige Relativposition, nämlich die des Röntgendetektors zur Röntgenquelle ermittelt werden - im Gegensatz zu zwei absoluten Positionen, aus denen erst die Relativposition ermittelt wird.
-
Mit anderen Worten wird also ein Feldgenerator fest in beziehungsweise an der Röntgenquelle integriert. Die Spezifikation des Feldgenerators wird dem Röntgensystem so angepasst, das die Reichweite des Feldgenerators immer bis zu einer potentiellen Position des Röntgendetektors, zum Beispiel einen Meter weit, reicht. Da sowohl der Feldgenerator als auch die Feldspulen sich in unmittelbarer Nähe von Röntgenquelle und Röntgendetektor befinden, und das Feld des Feldgenerators sehr empfindlich auf ferromagnetische Metalle in der Umgebung des Feldgenerators reagiert, weist der Feldgenerator die Schirmung auf, um gegen die Röntgenröhre abgeschirmt zu werden.
-
Die entsprechende Schirmung also - zum Beispiel das µ-Metall beziehungsweise Aluminium - führt natürlich auch zu einer Beeinflussung des Feldes des Ortungssystems beziehungsweise des Feldgenerators. Der Einfluss der bekannten Schirmung auf das Feld ist aber konstant und wird erfindungsgemäß in der Berechnung der Positionen berücksichtigt.
-
Metalle, z.B. Instrumente oder medizintechnische Geräte, welche sich bezüglich Feldspule bzw. Sensorspulen jenseits beziehungsweise auf der anderen Seite der entsprechenden Schirmung oder Kapselung befinden, sind in ihrer Feldwirksamkeit bezüglich der Ortungssystems nahezu unbedeutend, stören dieses also nahezu nicht.
-
In der Regel werden am Röntgendetektor mehrere Sensorspulen angebracht, zum Beispiel an dessen vier Ecken. Theoretisch ist jedoch auch die Anbringung eines einzelnen 6D-Sensors ausreichend. Eine Redundanz durch mehrere Sensorspulen führt jedoch zu einer Verbesserung der räumlichen Auflösung und zu dem Effekt, dass mögliche Störungen - zum Beispiel durch Metalle - erkannt und abgeschätzt werden können und damit die Positionserkennung verbessert werden kann beziehungsweise die durch Metall verursachten Ortungsfehler besser korrigierbar sind.
-
Auch die Sensorspulen sind mit einer entsprechenden Schirmung versehen und so magnetisch gegen die Umgebung abgeschirmt werden. Die Geometrie beziehungsweise Verteilung der entsprechenden Schirmung ist im Röntgensystem nach dessen Herstellung bekannt und kann von der Auswerteeinheit daher berücksichtigt werden. Werden mehr als eine Sensorspule verwendet, ist es in einer nichterfindungsgemäßen Ausgestaltung ausreichend, 5D-Sensoren zu verwenden. Werden mehrere Sensorspulen am Detektor verwendet, so müssen die relativen Positionen und Orientierungen der Sensorspulen zueinander bekannt sein.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist tatsächlich der Feldgenerator an der Röntgenquelle angebracht und die Sensorspule am Röntgendetektor angeordnet, wobei die Sensorspule eine passive Sensorspule ist.
-
Dies bietet den Vorteil, dass die ohnehin durch ausreichende Energie zu versorgende Röntgenröhre in baulicher Nähe zu dem mit Energie zu versorgenden Feldgenerator gelegen ist. Eine Energieversorgung des Feldgenerators ist somit einfach zu bewerkstelligen. Die passiven Sensorspulen hingegen benötigen keinerlei Energieversorgung und können somit auch leicht am mobilen Detektor angeordnet werden, wo zumindest für die Sensorspulen keinerlei Energieversorgung notwendig ist. Der Detektor ist hierdurch besonders leicht handhabbar.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind jedoch auch aktive Sensorspulen vorgesehen.
-
Erfindungsgemäß umfasst die Schirmung eine metallische Schirmung.
-
Die metallische Schirmung umfasst in einer weiteren Ausführungsform eine Aluminiumschirmung.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein konstruktiv bereits in der Röntgenquelle und oder dem Röntgendetektor vorhandenes metallische Element als Schirmung verwendet oder ertüchtigt. So kann zum Beispiel die ohnehin vorhandene Aluminiumträgerplatte des Röntgendetektors leicht durch entsprechende Ausformung oder Ergänzung zu einer Schirmung für integrierte Sensorspulen werden.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind Feldgenerator und/oder Sensorspule in ein Gehäuse von Röntgenquelle und/oder Röntgendetektor integriert. Mit anderen Worten wird also das entsprechende Ortungselement fest in die jeweiligen Komponenten des Röntgensystems integriert. Integriert bedeutet hierbei, dass die räumliche Beziehung zwischen Sensorspule und Detektor fest und bekannt ist. Mit anderen Worten ist hier eine Kalibrierung gegeben. Dies gilt z.B. auch für den Feldgenerator und die Röntgenröhre.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist im Röntgensystem ein Sollwert für die Relativlage von Röntgenquelle und Röntgendetektor vorgegeben. Das Röntgensystem umfasst dann eine Anzeigeeinheit zur Anzeige des Ist-Wertes und/oder der Differenz von Ist- und Sollwert der Relativlage. Mit anderen Worten kann so auf der Anzeige zum Beispiel mittels eines Benutzerinterfaces die Ist- und Soll-Entfernung zwischen Detektor und Strahler oder die Richtung und Orientierung einer möglichen beziehungsweise Soll-Verschiebung für die Röntgenröhre geometrisch auf einem Monitor dargestellt werden.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besitzt das Röntgenstrahlgerät einen die Raumlage der Röntgenquelle verändernden Aktor und eine Steuerung zum automatischen Verfahren der Röntgenquelle zum Sollwert der Relativlage hin.
-
Mit anderen Worten kann zum Beispiel nach Platzierung des Röntgendetektors am Patienten durch entsprechende Aktoren die Röntgenquelle automatisch in einer derartigen Sollposition platziert werden, dass die Ausrichtung auf den Röntgendetektor optimal ist.
-
Durch die Erfindung beziehungsweise ihre Ausgestaltungen ergeben sich die Vorteile einer sehr einfachen und Workflowunterstützenden Ausrichtung zwischen Röntgendetektor und Röntgenröhre. Fehlplatzierungen zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor sind vermieden und somit auch eine unnötige Röntgendosis für Patient und Personal. Bei der Aufnahmeprozedur ergibt sich eine Zeitersparnis. Aus all dem folgt eine erhöhte Akzeptanz mobiler Röntgensysteme durch Sicherstellen einer hohen Aufnahmequalität.
-
Gemäß der Erfindung erfolgt also eine Anpassung und Integration eines Feldgenerators in ein Röhrengehäuse einer Röntgenquelle. Außerdem erfolgt eine - im Falle mehrerer Spulen redundante - Verwendung von Sensorspulen, eine magnetische Abschirmung von Feldgenerator und Sensorspulen zum Beispiel durch eine Aluminiumkapselung. Es erfolgt eine Integration der Kapselung in ein entsprechendes Gehäuse und die geometrische Darstellung der Ausrichtung und Verschiebung der Röntgenkomponenten auf einem Monitor.
-
Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnung verwiesen. Es zeigt, in einer schematischen Prinzip Skizze:
- 1 Ein erfindungsgemäßes Röntgensystem.
-
1 zeigt ein Röntgensystem 2, umfassend ein mobiles Röntgenstrahlgerät 4 und einen baulich von diesem getrennten Röntgendetektor 6. Das Röntgenstrahlgerät 4 umfasst einen Grundträger 8, an welchem ein Tragarm 10 beweglich montiert ist. Am Ende des Tragarms 10 befindet sich eine Röntgenquelle 12. Die Röntgenquelle 12 ist durch Bewegung des Tragarms 10, und angedeutet durch die Pfeile 14, sowie durch Verschiebung des Grundträgers 8 nahezu frei im Raum beweglich, also verschiebbar, rotierbar, kippbar und so weiter.
-
Da der Röntgendetektor 6 ein eigenes und vom Röntgenstrahlgerät 4 unabhängiges Objekt darstellt, ist auch dieser, angedeutet durch Pfeile 14, nahezu frei im Raum bewegbar.
-
An der Röntgenquelle 12 beziehungsweise deren Gehäuse 16 ist eine Feldspule als Feldgenerator 18 fest angebracht beziehungsweise in das Gehäuse 16 integriert. Der Feldgenerator 18 ist von einer Schirmung 20 umgeben, die lediglich in einem kleinen Umfangsbereich eine in eine Strahlrichtung eines Strahlkegels 28 weisende Öffnung 22 besitzt.
-
Die Schirmung 20 umfasst einerseits einen separat angebrachten Blechring 24 und nutzt außerdem einen Teil 26 der ohnehin, also schon im Stand der Technik vorhandenen metallischen Verkleidung des Gehäuses 16. Durch die Öffnung 22 besitzt der Feldgenerator 18 einen Strahlkegel 28 für seine elektromagnetische Strahlung, welcher in Richtung des von der Röntgenquelle 12 ausgehendenden Röntgenkegels 30 orientiert ist. Mit andern Worten verlaufen der Zentralstrahl des Röntgensystems und der Mittelstrahl des Strahlkegels 28 in etwa parallel. Der Röntgenkegel 30 und dessen unmittelbare Umgebung, welche durch die Blickrichtung 28 mit abgedeckt ist, ist der potentielle Aufenthaltsort des Röntgendetektors 6. In diesem diesem Bereich kann und muss der Röntgendetektor leicht alleine durch Augenmaß grob vorpositioniert werden, bevor eine Feinausrichtung der Röntgenquelle 12 auf den Röntgendetektor 6 erfolgt. Zur Feinausrichtung dient dann das Ortungssystem aus Feldgenerator 18 und Sensorspulen 34.
-
Im Grundträger 8 ist eine Auswerteeinheit 32 vorgesehen, welche mit dem Feldgenerator 18 und den Sensorspulen 34 verbunden ist, welche wiederum fest am Röntgendetektor 6 angeordnet sind.
-
Auch die Sensorspulen 34 sind von einer Schirmung 20 mit einer jeweiligen Öffnung 22 umgeben, welche ebenfalls wieder einen Strahlkegel 28 aufweist, durch welchen das elektromagnetische Feld des Feldgenerators 18 einfallen kann, auf welches die Sensorspulen 34 reagieren. Auch die Strahlkegel 28 sind wieder so ausgerichtet und begrenzt, dass möglichst nur der Feldgenerator 18 bzw. der Röntgenkopf, also die Röntgenquelle 12 im „Blickfeld“ liegt, wenn der Röntgendetektor 6 grob vorpositioniert ist.
-
Die Auswerteeinheit 32 ist so ausgestaltet, dass sie die Relativposition 36, in 1 durch einen Pfeil angedeutet, zwischen Feldgenerator 18 und Sensorspulen 34 ermitteln kann. Da Sensorspulen 34 und Feldgenerator 18 fest beziehungsweise in definierter Relativposition am Röntgendetektor 6 und der Röntgenquelle 12 angeordnet sind, und diese Relativanordnungen ebenfalls in der Auswerteeinheit 32 bekannt sind, kann letztere auch die Relativposition von Röntgenquelle 12 und Röntgendetektor 6 ermitteln. Hierbei berücksichtigt die Auswerteeinheit 32 die jeweiligen Schirmungen 20 beziehungsweise deren Auswirkungen auf das Feld des Feldgenerators 18. Mit anderen Worten werden auch die geometrischen Feldeigenschaften der Sensorspulen 34 berücksichtigt, so dass die Relativposition 36 hochexakt ermittelt werden kann.
-
Durch die möglichst schmale Fensterung der Schirmungen 20, also kleine Raumwinkel für die Strahlkegel 28 sind metallische Elemente, welche sich außerhalb der Strahlrichtungen 28 befinden, bezüglich ihres störenden Einflusses auf die ermittelte Relativposition 36 eliminiert.
-
An der Auswerteeinheit 32 ist eine Anzeigeeinheit 38 angeschlossen, die im einfachsten Fall die aktuell ermittelte Relativposition 36 anzeigt bzw. visualisiert. Die Relativposition 36 kann daher von einem nicht dargestellten Bediener des Röntgensystems 2 kontrolliert werden. So kann dieser zunächst im Raum an einem nicht dargestellten Patienten den Röntgendetektor 6 in einer gewünschten Lage fixieren. Anschließend kann er die Röntgenquelle 12 mit Hilfe der Anzeigeeinheit 38 so lange verschieben, bis die Relativposition 36 auf Anzeigeeinheit 38 die erwünschte Relativposition anzeigt.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist im Röntgensystem 2 auch ein Sollwert für die Relativposition 36 bekannt. Dieser bestimmt zum Beispiel eine zentralen Ausrichtung des Röntgenkegels 30 auf den Röntgendetektor 6 bei einem festgelegtem Abstand zwischen beiden Elementen. Würde die aktuelle Relativposition 36 als Istwert 42 verstanden, so werden zum Beispiel Sollwert 40 und Istwert 42 auf der Anzeigeeinheit 38 angezeigt und die oben genannte Verschiebung kann so lange erfolgen, bis Sollwert 40 und Istwert 42 übereinstimmen.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind im Tragarm 10 beziehungsweise im Grundträger 8 Aktoren 44 vorgesehen, welche letzten Endes die Verschiebung der Röntgenquelle 12 entlang der Pfeile 14 bewerkstelligen. Im Grundträger 8 ist dann noch eine Steuerung 46 vorgesehen, um die Aktoren 44 wie folgt zu bedienen: Die Röntgenquelle 12 wird dann automatisch so verschoben, bis der Istwert 42 der Relativposition 36 den Sollwert 40 erreicht. Mit anderen Worten erfolgt so eine automatische Positionierung der Röntgenquelle 12 bei fest positioniertem Röntgendetektor 6.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Röntgensystem
- 4
- Röntgenstrahlgerät
- 6
- Röntgendetektor
- 8
- Grundträger
- 10
- Tragarm
- 12
- Röntgenquelle
- 14
- Pfeil
- 16
- Gehäuse
- 18
- Feldgenerator
- 20
- Schirmung
- 22
- Öffnung
- 24
- Blechring
- 26
- Teil
- 28
- Strahlkegel
- 30
- Röntgenkegel
- 32
- Auswerteeinheit
- 34
- Sensorspule
- 36
- Relativposition
- 38
- Anzeigeeinheit
- 40
- Sollwert
- 42
- Istwert
- 44
- Aktor
- 46
- Steuerung
