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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Tomographiegerät zur Abbildung der weiblichen Brust.
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Stand der Technik
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Zur Untersuchung der weiblichen Brust sind verschiedene Röntgengeräte bekannt. Unter einer Liege, auf der eine zu untersuchende Patientin liegt, befindet sich eine Röntgenvorrichtung mit einer rotierenden Gantry, welche eine Röntgenröhre und einem Detektor aufweist. Die Liege weist zentral eine Apertur auf, durch die eine Brust frei in den Strahlengang hängt. Ein solches Gerät ist beispielsweise in der
US 4,015,836 offenbart. Nachteilig an diesem Stand der Technik ist der große Platzbedarf so wie die mangelnde Zugänglichkeit der zu untersuchenden Brust. Weiterhin wird die Patientin in eine relativ unbequeme Lage mit tief liegendem Kopfgebracht, damit von der Röntgenvorrichtung ein möglichst großer Anteil der Brust erfasst werden kann. Eine Verbesserung stellt hier die Anordnung aus
US 2006/0094950 dar. Die Patientin hat hier eine bequemere Lage. Weiterhin ist auch hier die zu untersuchende Brust nur mit speziellen Instrumenten zugänglich. Nachteilig an dieser Anordnung ist der große Platzbedarf, der sich durch die große Bauform der Gantry ergibt. In
US 2008/0089471 ist ein Röntgengerät mit einem verdrehbarem Einsatz für die Liegenöffnung offenbart. Dadurch soll der erfassbare Anteil der zu untersuchenden Brust vergrößert werden. Auch hier ist die zu untersuchende Brust weder zur optimalen Positionierung noch für weitere Behandlungen von außen zugänglich. Zudem ist hier die Patientenliege über ein Tragwerk mit der Gantry verbunden. Nachteilig am beschriebenen Stand der Technik ist ebenfalls die Umlagerung der Patientin, die notwendig ist, um beide Brüste nacheinander untersuchen zu können.
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Ein anderer Ansatz zur Patientenlagerung ist in
US 7,103,932 offenbart. Hier wird der begrenzten Reichweite des Untersuchers bei der Sonographie Rechnung getragen indem Teile der Liegefläche zur Seite geklappt werden, um ihn näher an den Patienten zu bringen. Diese Liegenelemente dienen ebenfalls als zusätzliche Lagerungshilfsmittel. Eine nach
EP 0 405 000 B1 gestaltete Urologie-Liege mit nur einer seitlichen Aussparung ist für die Brustbildgebung abträglich, da stets nur eine Brust abgebildet werden kann. Insbesondere bei der Verwendung im Brustkrebs-Screening sind neben der exakten Diagnostik einfache, effiziente und zeitsparende Arbeitsabläufe von höchster Priorität. In diesem Fall, aber auch bei weiteren Untersuchungen oder der Anwendung bzw. der bildgestützten Planung der Anwendung interventioneller und therapeutischer Verfahren sind Umlagerungsvorgänge inakzeptabel.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Medizingerät mit Bildgebung – vorzugsweise Tomographie; vorzugsweise Röntgencomputertomographie, Positronenemissionstomographie, optische Tomographie o. ä. – zu gestalten, welches ideale Voraussetzungen für die Patientenlagerung bezüglich der Positionierung im Messfeld und der Zugänglichkeit zu Untersuchungsobjekt und Patient für weitere Untersuchungen, Intervention oder Therapie bietet.
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Diese Aufgabe wird exemplarisch durch ein Medizingerät nach Anspruch 1 gelöst, ohne dabei den eigentlichen Schutzanspruch einschränken zu wollen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Zunächst soll der im Folgenden häufig verwendete Ausdruck der Aussparung definiert werden. Die Definition wird an Hand zweidimensionaler bzw. flächiger Objekte erläutert, kann aber auch auf dreidimensionale Objekte übertragen werden. Eine Aussparung, konkave Aussparung in einem Objekt entsteht, wenn ein Objekt derart mit einer konvexen Form geschnitten wird, dass sich deren Umrandungslinien schneiden. Sie bildet zusammen mit der Umrandung des die Aussparung enthaltenden Objekts eine geschlossene Trajektorie. Sie ist demnach nur eine besondere Ausgestaltung der Umrandungslinie. Mitunter werden definitionsgemäße Aussparungen auch als Ausnehmungen bezeichnet. Abgegrenzt davon besitzen die dem Stand der Technik entsprechenden Liegenaperturen eine in sich geschlossene Umrandungslinie die vollständig innerhalb der des Objekts liegt.
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Die Form der Aussparung bzw. die Ausgestaltung der Umrandungslinie an sich ist nicht festgelegt. Sie kann beispielsweise gerade, elliptische, hyperbolische o. ä. Elemente enthalten, in Abhängigkeit von einer Funktion dargestellt werden oder völlig frei gestaltet sein.
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Ein erfindungsgemäßes Röntgengerät zur Abbildung der weiblichen Brust umfasst eine Patientenliege und eine das Bildgebungssystem enthaltende Gantry. Die Patientenliege ist vorzugsweise horizontal angeordnet und weist längsseitig am Liegenrand jeweils mindestens eine Aussparung auf, durch die die zu untersuchende Brust der Patientin bei horizontaler Anordnung nach unten, vertikal in Richtung der Gantry hängt. Die Rotationsachse der Gantry steht senkrecht auf der Liegenebene/Koronalebene der Patientin und verläuft durch die Brustwarze. Parallel zu dieser Rotationsachse kann die Gantry relativ zur Patientenliege bewegt werden. Sowohl die Rotation der Gantry als auch die beschriebene Relativbewegung zur Patientenliege können wahlweise gestaffelt, schrittweise oder kontinuierlich, synchronisiert oder voneinander unabhängig ausgeführt werden, um Röntgenaufnahmen zu erzeugen.
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Mit einem erfindungsgemäßen Röntgengerät ist es möglich, Aufnahmen mit einer veränderten Abbildungsgeometrie – vorzugsweise Vergrößerungs- oder Volume-of-Interest-Aufnahmen – durchzuführen, indem die Patientenliege und somit auch die Brust in der Liegenebene relativ zum Bildgebungssystem verschoben werden. Diese Bewegung kann sowohl manuell als auch mit einem Antrieb realisiert werden und kann gestaffelt, schrittweise oder kontinuierlich, synchronisiert oder voneinander unabhängig zu den bereits genannten Rotations- und Translationsbewegungen der Gantry erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Bewegungsumfang dieser Relativbewegung die Verbindungslinie zwischen den Liegenaussparungen enthält. So können wahlweise eine bzw. beide Brüste abgebildet werden. Um bei einer Einzeluntersuchung unnötige Strahlenbelastungen oder mechanische Gefährdungen der kontralateralen Brust auszuschließen, muss eine Abdeckungs- oder Verschlussmöglichkeit der Liegenaussparungen vorgesehen werden. Eine erfindungsgemäßen Ausgestaltung ermöglicht es, die Aussparung wahlweise komplett oder nur zum Teil abzudecken.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Patientenliege nicht – wie es der Stand der Technik nahelegt – eben ist, sondern aus zwei in einem stumpfen Winkel stoßenden Ebenen besteht, also längs, entlang der Mittellinie geknickt ist. Der eingeschlossene, stumpfe Winkel liegt auf der der Gantry abgewandten Seite der Patientenliege. Jede der beiden Ebenen enthält längsseitig am Liegenrand eine Aussparung. Durch eine Kombination von Verschiebung und Verkippung relativ zwischen Gantry und Patientenliege, kann die Rotationachse der Gantry wahlweise senkrecht auf einer der beiden Liegenebenen durch die jeweilige Aussparung angeordnet werden. Vorzugsweise wird die Kippbewegung von der Patientenliege ausgeführt. Die Rotationsachse der Gantry verbleibt somit statisch und die zu untersuchende Brust hängt, begünstigt durch die Gravitationskraft, vertikal durch die Aussparung in den Strahlenkegel des Bildgebungssystems. Dementsprechend wird die Koronalebene der Patientin durch die kontralaterale Hochlagerung auf der anderen Liegenebene um die Körperlängsachse in eine Winkellage zwischen den beiden Liegenebenen gedreht. Auf diese Weise kann – dem Stand der Technik bei der Brustcomputertomographie überlegen – der diagnostisch besonders bedeutsame obere, äußere Quadrant der Brust und insbesondere der Axillarbereich, sowie die Brustwand weiter in das Messfeld gebracht und somit bedeutend besser dargestellt werden.
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Ein wichtiger Vorteil der Erfindung liegt weiterhin in der erweiterten bzw. überhaupt erst ermöglichten seitlichen Zugänglichkeit zu der zu untersuchenden Brust. Bei Lagerung und Positionierung von Patientin und Brust ist bei Röntgengeräten dieser Art mit zentraler Brustöffnung bisher lediglich der Zugang alternativ oberhalb oder unterhalb der Patientenliege möglich, um Lagerungskorrekturen vorzunehmen. Darüber hinaus ist die Sicht zum jeweilig anderen Bereich durch die Patientenliege versperrt und erschwert die optimale Patientenlagerung zusätzlich. Die seitlichen Liegenaussparungen erlauben es, gleichzeitig sowohl Kopf, Torso und Arm oberhalb als auch Brust und Axilla unterhalb der Patientenliege zu positionieren und zu überwachen. Diese Vorzüge kommen nicht nur bei der Patientenlagerung sondern auch bei weiteren Untersuchungen oder der Anwendung interventioneller oder therapeutischer Verfahren wie z. B. Biopsie, Hyperthermie oder HiFU zum Tragen. Zudem kann das Bedienpersonal bzw. der Arzt dabei eine deutlich ergonomischere Körperhaltung beibehalten.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Patientenliege bei vorzugsweiser, horizontaler Ausrichtung in der Höhe verstellbar ist. Hierzu wird bevorzugt ein Patientenliegenhubantrieb eingesetzt. Durch eine Höhenverstellung kann zusätzlicher Platz für weitere Untersuchungsgeräte und für eine aufrechte Arbeitsposition der untersuchenden Person geschaffen werden. Um diese Freiheiten zu erhalten, ist es sinnvoll für die translatorische Gantrybewegung einen weiteren, unabhängigen Antrieb vorzusehen.
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Um den diagnostisch richtungsweisenden Mikrokalk darstellen zu können, ist es für ein Röntgengerät zur Abbildung der weiblichen Brust erforderlich eine Ortsauflösung in der Größenordnung von 100 μm oder geringer zu erreichen. Bei derartig hohen Auflösungen können auch geringste mechanische Toleranzen und Schwankungen die Bildqualität erheblich beeinträchtigen. Wesentlich für die Erfindung ist daher eine mechanisch steife Verbindung zwischen Gantry und Patientenliege. Diese ist notwendig, um bei einer hochauflösenden Abbildung Bewegungsartefakte durch mechanische Vibrationen und Lagetoleranzen der Gantry in Bezug auf die Brust zu minimieren. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, sowohl Patientenliege als auch Gantry unmittelbar am Ort der Belastung zu lagern, vorzugsweise mehrfach zu lagern. Da die Angriffspunkte der Gantry- und Patientenliegenlast näherungsweise übereinstimmen, sieht eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Röntgengeräts die Integration der Antriebe beider Komponenten in einem kombinierten Hubantrieb vor. Auf diese Weise können mögliche relative Abweichungen, zwischen Patientenliege bzw. Brust einerseits und Gantry bzw. Bildgebungssystem andererseits, weiter minimiert und die Zugänglichkeit des Gerätes noch gesteigert werden. Die seitliche Anordnung der Antriebe erlaubt überdies einen dem Stand der Technik weit überlegenen Höhenbereich der Patientenliege und bietet somit insbesondere älteren und auf einen Rollstuhl angewiesenen Patienten einen barrierefreien Zugang. Zudem bleibt der Raum zwischen Gantry und dem darunterliegenden Fußboden frei zugänglich und kann somit von einer die Untersuchung durchführenden Person begangen werden. Um die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Röntgengerätes weiter zu verbesser, ist eine Fixiervorrichtung für die Brust vorgesehen, welche mechanisch steif mit der Patientenliege verbunden ist. Aus hygienischen Gründen kann diese aber lösbar mit der Liege verbunden sein. Vorzugsweise arbeitet die Fixiervorrichtung mit Hilfe eines Vakuums, das mit einer Vakuumpumpe hergestellt wird.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachstehend, ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens, an Hand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.
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1 ist eine isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Medizingeräts
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2 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Medizingerät mit einer aus zwei Ebenen bestehenden Liege
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3 zeigt die Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Medizingerät mit einer aus zwei Ebenen bestehenden Liege
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4 ist eine isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Medizingeräts mit seitlichen Hubantrieben
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5 zeigt eine Fixiervorrichtung zur erfindungsgemäßen Kombination mit dem Medizingerät in einer Schnittansicht
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Medizingerät dargestellt. Auf der Patientenliege 20 liegt eine Patientin 30. Die zu untersuchende Brust 31 hängt durch die Aussparung 21 der Liege 20 in den Strahlengang 14 des Bildgebungssystems. Das Bildgebungssystem besteht aus einer um eine Rotationsachse 11 kontinuierlich rotierbare Gantry mit einer Strahlenquelle und einem Detektor 12. Während der Rotation wird die Brust abgebildet. Gleichzeitig zur Rotation kann die Gantry relativ zur Patientenliege, parallel zur Rotationsachse verschoben werden, um die Brust spiralförmig abzutasten.
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2 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung mit einer aus zwei im stumpfen Winkel stoßenden Liegenebenen bestehenden Liege 20 in einer Schnittansicht. Es entsteht ein Knick 22 in der Liege. Die Patientin 30 ist auf der zur untersuchenden Brust 31 kontralateralen Seite hochgelagert – folglich um ihre Körperlängsachse gedreht. Die Arme 32 finden ebenfalls Platz auf der Liege 20. Die Liege ist derart um die Achse 23 kippbar, dass wahlweise jede der Liegenebenen senkrecht auf der Rotationsachse 11 des Bildgebungssystems angeordnet werden können. Die Brust 31 hängt schwerkraftbedingt senkrecht durch die Aussparung der Liege in den Strahlenkegel 14, wobei begünstigt durch die Hochlagerung die Axilla mit abgedeckt wird. Strahlenquelle 13 und Detektor 12 sind derart angeordnet, dass der Zentralstrahl des Strahlenkegels im Idealfall, unmittelbar unterhalb der Liegenebene verläuft.
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3 zeigt die Draufsicht einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit einer aus zwei im stumpfen Winkel in 22 stoßenden Liegenebenen bestehenden Liege 20. Die Liege kann translatorisch, in beide Richtungen 24 der Ebene senkrecht zur Rotationsachse, verschoben werden.
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In 4 ist eine isometrische Ansicht der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Medizingeräts mit sich an der Seite befindenden Hubantrieben 40 dargestellt. Die Patientin 30 befindet sich auf der Patientenliege 20. Diese ist ebenso wie die Gantry 10 seitlich an den Hubantrieben gelagert. Der Raum unterhalb der Gantry bleibt frei und vollständig zugänglich. Der laterale, kraniale bzw. kaudale Zugang ist mit Ausnahme der Hubantriebe sowohl unterhalb als auch oberhalb der Liege 20 vollständig möglich.
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5 zeigt exemplarisch eine Fixiervorrichtung 50, die fest mit der Patientenliege 20 verbunden ist. Über eine Vakuumpumpe 51 kann die Fixiervorrichtung 50 evakuiert werden, so dass die Brust 31 der Patientin in dieser durch Unterdruck immobilisiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gantry
- 11
- Rotationsachse
- 12
- Detektor
- 13
- Strahlenquelle
- 14
- Strahlenkegel
- 15
- Gantryhub
- 20
- Patientenliege
- 21
- Brustaussparung
- 22
- Liegenknick
- 23
- Kippachse
- 24
- Liegentranslation
- 30
- Patientin
- 31
- Brust
- 32
- Arm
- 40
- Hubantrieb
- 50
- Fixiervorrichtung
- 51
- Vakuumpumpe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4015836 [0002]
- US 2006/0094950 [0002]
- US 2008/0089471 [0002]
- US 7103932 [0003]
- EP 0405000 B1 [0003]
