DE102012202360B4

DE102012202360B4 - Verfahren zur Bildakquisition eines zweidimensionalen projektiven Röntgenbildes mit einem C-Bogensystem und C-Bogensystem

Info

Publication number: DE102012202360B4
Application number: DE102012202360.7A
Authority: DE
Inventors: Rainer Graumann
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2023-09-21
Anticipated expiration: 2032-02-17
Also published as: US20130216023A1; DE102012202360A1; US9427204B2

Abstract

Verfahren zur parallaxenfehlerfreien Bildakquisition eines zweidimensionalen projektiven Röntgenbildes eines vorgegebenen Projektionsbereiches eines Objektes, insbesondere eines Patienten (P), mit einem mobilen, auf Rollen gelagerten C-Bogensystem (1), mit einem waagrecht und senkrecht translatorisch verstellbaren Tragarm (5), an dem ein C-Bogen (7) mit einer endständig angeordneten Röntgenröhre (2) und einem gegenüberliegenden Detektor (3) angebracht ist, wobei der C-Bogen (7) aufgrund seiner konstruktiven Lagerung nur zur Ausführung von a) Orbitalrotationen, b) Rotationen um eine waagrechte Achse durch die vom C-Bogen (7) aufgespannte Orbitalebene (O), c) eine Rotation um die senkrechte C-Bogensäule und d) lineare Translationen ausgebildet ist, wobei der abzubildende Projektionsbereich des Objektes größer ist als der maximale durch ein ortsfestes Strahlenbündel (S) abgedeckte Projektionsbereich zwischen Fokus (F) und Detektor (3), wobei zur Erzeugung einer Gesamtaufnahme (EG) des gesamten abzubildenden Projektionsbereiches des Objektes durch den C-Bogen (7) mindestens zwei projektive Einzelaufnahmen erstellt und kombiniert werden, wobei die Erstellung der mindestens zwei Einzelaufnahmen (EZ, EO, EW; EZ, ES, EN) bei relativ zum Objekt ortsfestem Fokus (F) und bei verändertem Raumwinkel erfolgt, wobei der C-Bogen (7) zwischen den Einzelaufnahmen (EZ, EO, EW; EZ, ES, EN) derart bewegt wird, dass der Detektor (3) bei ortsfestem Fokus (F) auf einer Kugeloberfläche mit dem Fokus (F) als Mittelpunkt in einer Orbitalebene (O) des C-Bogens (7) und senkrecht dazu geschwenkt wird, wobei mindestens drei Einzelaufnahmen (EZ, EN, EO, ES, EW) ausgeführt werden, wobei zwischen den Aufnahmen der C-Bogen (7) einerseits eine kombinierte Rotation um den Mittelpunkt des C-Bogens (7) senkrecht zu einer vom C-Bogen (7) aufgespannten Ebene und eine Translation senkrecht zu der vom C-Bogen aufgespannten Orbitalebene (O) und andererseits eine kombinierte Rotation um den Mittelpunkt des C-Bogens (7) in der vom C-Bogen (7) aufgespannten Orbitalebene (O) und eine Translation in der vom C-Bogen (7) aufgespannten Orbitalebene (O) ausführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur parallaxenfreien Bildakquisition eines zweidimensionalen projektiven Röntgenbildes eines vorgegebenen Projektionsbereiches eines Objektes, insbesondere eines Patienten, mit einem C-Bogensystem, wobei der abzubildende Projektionsbereich des Objektes größer ist als der maximale durch ein ortsfestes Strahlenbündel abgedeckte Projektionsbereich zwischen Fokus und Detektor, wobei zur Erzeugung einer Gesamtaufnahme des gesamten abzubildenden Projektionsbereiches des Objektes durch den C-Bogen mindestens zwei projektive Einzelaufnahmen erstellt und kombiniert werden.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch C-Bogensysteme, insbesondere mobile C-Bogensysteme, mit einem automatisch rotierbaren und translatorisch bewegbaren C-Bogen, an dem endständig eine Strahlenquelle mit einem Fokus einerseits und ein Flächendetektor andererseits angeordnet sind, wobei ein Steuer- und Rechensystem mit dem C-Bogensystem verbunden ist, welches zur automatischen Steuerung des C-Bogens und zur Bilderzeugung aus akquirierten Detektordaten geeignet ist.
Derartige C-Bogensysteme und auch solche Verfahren zur Erstellung projektiver Aufnahmen sind allgemein bekannt und werden häufig in klinischen Anwendungen zur Diagnostik und Therapieunterstützung eingesetzt. Insbesondere bei der mobilen Ausführung solcher Systeme ist die Größe des dort verwendeten Flächendetektors begrenzt. Zurzeit werden zum Beispiel Flächendetektoren mit etwa 9 Zoll Diagonale eingesetzt, woraus sich - bedingt durch die Aufnahmegeometrie - ein projiziertes Bildfeld am oder im Patienten mit weniger als 20 cm Diagonale ergibt. Dies ist zwar ausreichend, um einzelne kleinere Organe oder Knochen abzubilden, jedoch lässt sich dadurch weder eine vollständige Lungenaufnahme noch eine vollständige Beckenaufnahme erzeugen.
Bekannt ist es weiterhin, dass in der Praxis zur Lösung dieses Problems mehrere Röntgenbilder in gleicher Aufnahmegeometrie jedoch unterschiedlicher Perspektive, also bei parallel verschobenem C-Bogen, akquiriert werden und diese Einzelaufnahmen zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden. Dabei liegt es in der Natur der C-Bogensysteme, dass die C-Bögen aufgrund ihrer konstruktiven Lagerung nur Orbitalrotationen, Rotationen um eine waagrechte Achse durch die Orbitalebene, lineare Translationen und eine so genannte Swivel-Bewegung (=Rotation um die senkrechte C-Bogensäule) ausführen können. Entsprechend werden solche mehrfachen Einzelaufnahmen zur Abdeckung eines größeren aufzunehmenden Bereiches in der Regel durch Linearverschiebung des Aufnahmesystems ausgeführt. Hierbei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass die daraus entstehende Gesamtaufnahme eine Kombination aus Einzelbildern ist, die mit gleichen - relativ kleinen - Projektionswinkeln jedoch von unterschiedlichen Ausgangspunkten - also unterschiedlichen Fokuspositionen - aus projiziert wurden, und damit nicht den natürlichen Eindruck einer einzigen Aufnahme mit großem Projektionswinkel erzeugen. Es entsteht also ein Parallaxenfehler.
Es wird auf die im Prüfungsverfahren ermittelte Druckschrift US2010/0166146 A1 verwiesen, in der ein ähnliches Verfahren zur parallaxenfreien Bildakquisition offenbart ist, welches allerdings ausschließlich ein Verschwenken des C-Bogensystems in einer Ebene senkrecht zur Orbitalebene, also beschränkt auf eine zweidimensionale Kreisbahn um den Fokus, vorsieht. Hierdurch kann der Bildbereich lediglich in einer Ebene senkrecht zur Orbitalebene des C-Bogens erweitert werden.
Weiterhin wird auf die Druckschrift WO 2009/15789 A1 verwiesen, welche zeigt, wie eine Vielzahl von gleichgerichteten Projektionen, die durch Parallelverschiebung von Fokus und Detektor aufgenommen wurden durch ein „Stitching“-Verfahrenmiteinander verbunden werden können. Das Problem der Parallaxenfreiheit wird hier nicht gelöst.
In der Druckschrift DE 103 47 735 A1 wird die Möglichkeit einer motorischen Steuerung eines C-Bogens beschrieben, wobei allerdings kein Bezug zu einem Verfahren zur Erstellung einer parallaxenfreien Aufnahme aus mehreren Einzelprojektionen vorliegt.
Aus der Druckschrift DE 10 2006 041 033 A1 ist ein Verfahren zur Rekonstruktion eines dreidimensionalen Bildvolumens aus entlang einer Kreisbahn aufgenommenen Projektionsbildern bekannt, bei welchem jedes Projektionsbild aus zwei Projektionsbildern zu einem erweiterten Projektionsbild zusammensetzt wird, wobei die zwei einzelnen Projektionsbilder bei konstanter Relativposition zwischen dem Fokuspunkt und dem interessierenden Bereich aufgenommen werden. Hierfür wird ein festinstalliertes Röntgensystem mit einem an einem 6-Achs-Knickarmroboter gehalterten C-Bogen verwendet, welches jede beliebige komplexe Bewegung ausführen kann. Aus der Druckschrift US 2002/ 0 085 681 A1 ist ein mobile C-Bogen-Röntgengerät bekannt, welches eine Vielzahl von entlang einer Kreisbahn angeordnete Projektionsbilder für eine Rekonstruktion eines 3D Bildvolumens aufnehmen kann.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung von parallaxenfehlerfreien zusammengesetzten Gesamtaufnahmen aus mehreren Einzelaufnahmen zu finden und entsprechend auch ein C-Bogensystem zu finden, welches dieses Verfahren weitgehend automatisch ausführt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
Der Erfinder hat erkannt, dass diese Aufgabe gelöst werden kann, indem man den C-Bogen zwischen den Einzelaufnahmen nicht einfach horizontal weiter bewegt, sondern um den Ort des Röntgenfokus als Pivotpunkt rotiert. Dadurch werden die Aufnahmen parallaxenfehlerfrei erzeugt und können unmittelbar aneinander gesetzt werden. Die Rotation um den Pivotpunkt kann beispielsweise durch eine Kombination von Höhen- und Längsverschiebung, sowie eine Orbitalrotation erzeugt werden, beziehungsweise durch Höhenverschiebung, Swivel und Angulation.
Demgemäß schlägt der Erfinder die Verbesserung eines Verfahrens zur parallaxenfreien Bildakquisition eines zweidimensionalen projektiven Röntgenbildes eines vorgegebenen Projektionsbereiches eines Objektes, insbesondere eines Patienten, mit einem mobilen, auf Rollen gelagerten C-Bogensystem mit einem waagrecht und senkrecht translatorisch verstellbaren Tragarm, an dem ein C-Bogen mit einer endständig angeordneten Röntgenröhre und einem gegenüberliegenden Detektor angebracht ist, wobei der C-Bogen aufgrund seiner konstruktiven Lagerung nur zur Ausführung von Orbitalrotationen, Rotationen um eine waagrechte Achse durch die vom C-Bogen aufgespannte Orbitalebene, eine Rotation um die senkrechte C-Bogensäule und lineare Translationen ausgebildet ist, vor, wobei der abzubildende Projektionsbereich des Objektes größer ist als der maximale durch ein ortsfestes Strahlenbündel abgedeckte Projektionsbereich zwischen Fokus und Detektor, wobei zur Erzeugung einer Gesamtaufnahme des gesamten abzubildenden Projektionsbereiches des Objektes durch den C-Bogen mindestens zwei projektive Einzelaufnahmen erstellt und kombiniert werden, wobei die Erstellung der mindestens zwei Einzelaufnahmen bei relativ zum Objekt ortsfestem Fokus und bei verändertem Raumwinkel erfolgt. Zur erfindungsgemäßen Verbesserung soll der C-Bogen zwischen den Einzelaufnahmen derart bewegt werden, dass der Detektor bei ortsfestem Fokus auf einer Kugeloberfläche mit dem Fokus als Mittelpunkt in einer Orbitalebene des C-Bogens und senkrecht dazu geschwenkt wird.
Weiterhin kann der C-Bogen zwischen den Einzelaufnahmen auch derart bewegt werden, dass der Fokus sich zumindest zum Aufnahmezeitpunkt an einer immer gleichen und relativ zum Objekt ortsfesten Position befindet. Das bedeutet also, dass die Position des Fokus nicht zu jedem Zeitpunkt der Bewegung ortsfest sein muss, sondern lediglich am Ende der Bewegung eine konstante Position des Fokus vorliegen muss. Hierdurch wird die Steuerung solcher Bewegungen wesentlich vereinfacht.
Die Bewegung des C-Bogens kann so erfolgen, dass zwischen mindestens zwei Einzelaufnahmen mit dem C-Bogensystem der C-Bogen eine kombinierte Rotation um den Mittelpunkt des C-Bogens in der vom C-Bogen aufgespannten Orbitalebene und eine Translation in der vom C-Bogen aufgespannten Orbitalebene ausgeführt wird.
Alternativ kann zwischen mindestens zwei Einzelaufnahmen mit dem C-Bogensystem der C-Bogen auch eine kombinierte Rotation um den Mittelpunkt des C-Bogens senkrecht zu einer vom C-Bogen aufgespannten Orbitalebene und eine Translation senkrecht zu der vom C-Bogen aufgespannten Orbitalebene ausführen.
Erfindungsgemäß werden mindestens drei Einzelaufnahmen ausgeführt, wobei zwischen den Aufnahmen der C-Bogen einerseits eine kombinierte Rotation um den Mittelpunkt des C-Bogens senkrecht zu einer vom C-Bogen aufgespannten Orbitalebene und eine Translation senkrecht zu der vom C-Bogen aufgespannten Orbitalebene und andererseits eine kombinierte Rotation um den Mittelpunkt des C-Bogens in der vom C-Bogen aufgespannten Orbitalebene und eine Translation in der vom C-Bogen aufgespannten Orbitalebene ausgeführt wird.
Besonders günstig ist es weiterhin, wenn bei der Kombination der Einzelaufnahmen zu einer Gesamtaufnahme zumindest ein Teil der Einzelaufnahmen jeweils derart räumlich transformiert wird, dass sich eine Gesamtaufnahme in einer gemeinsamen Projektionsebene ergibt. Insgesamt wird dabei durch Transformation der Bilddaten im Gesamtbild der exakte Eindruck eines einzigen projizierten Bildes erzeugt, das einen wesentlich größeren Projektionswinkel aufweist, der der Summe der insgesamt verwendeten Projektionswinkel - abgesehen von eventuellen Überlappungen - entspricht.
Eine besondere Arbeitserleichterung ergibt sich dadurch, dass ausgehend von einer manuell eingestellten zentralen Projektion automatisch eine zentrale Einzelaufnahme und mindestens zwei die zentrale Projektion umlagernde Einzelaufnahmen erzeugt werden. Hierbei kann beispielsweise eine zuvor manuell vorgegebene Anzahl von Einzelaufnahmen automatisch erstellt werden.
Weiterhin können auch ausgehend von einer manuell eingestellten zentralen Projektion automatisch die zentrale Einzelaufnahme und acht die zentrale Projektion umlagernde Einzelaufnahmen erzeugt und zu einer Gesamtaufnahme kombiniert werden. Damit wird also das Gesamtbild aus um das zentrale Einzelbild herum angeordneten weiteren Einzelbilder erzeugt, so dass die Vergrößerung der Projektionsfläche in der gesamten Projektionsebene des zentralen Einzelbildes erfolgt.
Eine weitere Vereinfachung des Verfahrens kann auch dadurch erreicht werden, dass manuell zwei - zum Beispiel diagonale Eckpunkte eines Rechtecks -, drei - zum Beispiel die Eckpunkte eines Dreiecks oder drei Randpunkte einer Ellipse beziehungsweise eines Kreises - oder vier Eckpunkte - zum Beispiel eines Trapezes - eines wiederzugebenden Projektionsbereiches durch manuelles Anfahren der Eckpunkte festgelegt werden und automatisch der gesamte dadurch beschriebene Projektionsbereich durch eine Vielzahl von automatisch erstellten Einzelaufnahmen aufgenommen wird. Zusätzlich kann auch noch vor dem Anfahren dieser Eckpunkte die gewünschte Geometrie des zu projizierenden Bereiches eingegeben werden. Außerdem kann ergänzend die zentrale Projektionsebene, in der die zusammengesetzte Projektion dargestellt werden soll auf gleiche Weise definiert werden.
In einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zur Erzeugung der Gesamtaufnahme neben einem zentralen Einzelbild eine Vielzahl von benachbart angeordneten Teilen, also zum Beispiel schmale Streifen, der Einzelbilder kombiniert werden. Selbstverständlich sind dazu gegebenenfalls mehr Einzelaufnahmen als bei der Verwendung der gesamten Projektionsfläche der Einzelbilder notwendig.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren schlägt der Erfinder auch die Verbesserung eines C-Bogensystems mit einem automatisch rotierbaren und translatorisch bewegbaren C-Bogen, an dem endständig eine Strahlenquelle mit einem Fokus einerseits und ein Flächendetektor andererseits angeordnet sind, vor, welches C-Bogensystem mobil und auf Rollen gelagert ausgebildet ist, mit einem waagrecht und senkrecht translatorisch verstellbaren Tragarm, an dem der C-Bogen angebracht ist, wobei der C-Bogen aufgrund seiner konstruktiven Lagerung nur zur Ausführung von a) Orbitalrotationen, b) Rotationen um eine waagrechte Achse durch die vom C-Bogen aufgespannte Orbitalebene, c) eine Rotation um die senkrechte C-Bogensäule und d) lineare Translationen ausgebildet ist, wobei ein Steuer- und Rechensystem mit dem C-Bogensystem verbunden ist, welches zur automatischen Steuerung des C-Bogens und zur Bilderzeugung aus akquirierten Detektordaten geeignet ist. Zur Verbesserung soll im Steuer- und Rechensystem mindestens ein Computerprogramm gespeichert sein, das im Betrieb ausgeführt wird und dabei die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens nachbildet.
In einer besonderen Ausgestaltung dieses C-Bogensystems, kann der C-Bogen mit einer Bewegungsvorrichtung verbunden sein, welche eine Sensorik aufweist, die manuelle Bewegungsimpulse am C-Bogen detektiert und bei Auswahl eines vorgegebenen Bewegungsmodus entsprechend der Richtung eines detektierten Bewegungsimpulses den C-Bogen derart kombiniert rotiert und linear bewegt, dass der Fokus ortsfest gehalten wird, jedoch eine Bewegung des Detektors in Richtung des detektierten Bewegungsimpulses erfolgt.
Alternativ kann der C-Bogen auch mit einer Bewegungsvorrichtung verbunden sein, welche eine Sensorik aufweist, die eine manuell ausgeführte Rotationsbewegung am C-Bogen automatisch durch Translationsbewegungen derart ergänzt, dass der Fokus ortsfest gehalten wird.
In beiden letztgenannten Ausführungen wird dafür gesorgt, dass bei einer an sich manuellen Bewegung des C-Bogens - gegebenenfalls unter gleichzeitiger Betrachtung einer aktuellen Projektion - der Fokus ortsfest positioniert ist, so dass die so gewonnenen Aufnahmen parallaxenfehlerfrei erzeugt werden. Zusätzlich besteht im Rahmen der Erfindung auch noch die Möglichkeit, während des Schwenkens des C-Bogens um die ortsfeste Fokusposition die gewonnenen Projektionsaufnahmen sofort - online - so zu transformieren, dass sie immer einer Projektion in einer vorgegebenen Projektionsebene entsprechen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Es werden folgende Bezugszeichen verwendet: 1: C-Bogensystem; 2: Röntgenröhre; 3: Detektor; 5: Tragarm; 6: Gehäuse; 7: C-Bogen; 8: Patientenliege; 10: Steuer- und Rechensystem; E_G: Gesamtbild; E_N, E_NO, E_NW, E_O, E_S, E_SO, E_SW, E_W, E_Z: Einzelbild; F: Fokus; O: Orbitalebene; P: Patient; Prg₁-Prg_n: Computerprogramme; S: Strahlenbündel.
Es zeigen im Einzelnen:

1: Mobiles C-Bogensystem in Seitenansicht, bei dem durch kombinierte Längs- und Höhenverschiebung und Orbitalrotation eine Drehung entlang der Orbitalebene um den ortsfesten Röntgenfokus erzeugt wird;
2: Mobiles C-Bogensystem in Frontalansicht, bei dem durch kombinierte Höhen- und Querverschiebung (Swivel) und Angularrotation eine Drehung senkrecht zur Orbitalebene um den ortsfesten Röntgenfokus erzeugt wird;
3: Schematische Darstellung einer Aufsicht auf drei projizierte Einzelbilder entlang der Orbitalebene mit ortsfestem Fokus;
4: Schematische Darstellung einer Aufsicht auf drei projizierte Einzelbilder senkrecht zur Orbitalebene mit ortsfestem Fokus;
5: Schematische Darstellung einer Aufsicht auf acht um ein zentrales Einzelbild gelegene Einzelbilder mit ortsfestem Fokus;
6: Schematische 3d-Darstellung eines C-Bogensystems mit Steuer- und Rechensystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Zur Darstellung der Erfindung zeigt die 1 ein mobiles, auf Rollen gelagertes, C-Bogensystem 1 in Seitenansicht, aufweisend ein Gehäuse 6 mit einem waagrecht und senkrecht entsprechend den angezeigten Pfeilen verstellbarem Tragarm 5, an dem wiederum der C-Bogen 7 des Systems mit der endständig angeordneten Röntgenröhre 2 und dem gegenüberliegenden Detektor 3 angebracht ist. Der C-Bogen 7 ist einerseits um die Längsachse des Tragarms 5 rotierbar angelenkt, kann jedoch auch in bekannter Weise innerhalb der vom C-Bogen aufgespannten Orbitalebene rotiert werden, wobei die Rotationsachse senkrecht auf der Orbitalebene steht und den Zentralstrahl des von der Röntgenröhre 2, genauer vom Fokus F, ausgehenden Strahlenbündels schneidet.
In der gezeigten Darstellung sind drei Positionen des C-Bogens dargestellt, wobei hier die Rotation des C-Bogens 7 in der Orbitalebene derart mit Transversalbewegungen des C-Bogens 7 gekoppelt wurden, dass in den drei Stellungen jeweils der Fokus F ortsfest in gleicher Position gehalten wurde. Entsprechend spannt die Summe der damit erzeugten Strahlenbündel S ein gesamtes Strahlenbündel auf, dessen gemeinsamer Schnittpunkt durch den Fokus F gebildet wird.
Auf diese Weise können an den drei dargestellten Positionen des C-Bogens jeweils Einzelbilder aufgenommen werden, die dann parallaxenfehlerfrei, also mit einem gemeinsamen Fokus erzeugt wurden und so zu einem Gesamtbild kombiniert werden können.
Werden auf diese Weise zum Beispiel drei Einzelaufnahmen erstellt, so ergibt sich ein Bild, wie es in der 3 dargestellt ist. Diese zeigt eine schematische Ansicht der projizierten Einzelbilder, bestehend aus dem zentralen Einzelbild E_Z und den beiden in Ost und West benachbarten Einzelbildern E_O und E_W.
Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Bewegung des C-Bogens mit zumindest im Aufnahmezeitpunkt ortsfesten und ortsidentischen Fokus F ist in der 2 gezeigt. Hier ist ein mobiles C-Bogensystem 1 in Frontalansicht gezeigt, wobei der C-Bogen 7 gleichzeitig durch eine kombinierte Höhen- und Querverschiebung (Swivel) und Angularrotation bewegt wird, während zumindest zum Aufnahmezeitpunkt der drei gezeigten Projektionen der Röntgenfokus sich am identischen Ort befindet. Entsprechend werden - wie in der 4 gezeigt - drei projizierte Einzelbilder E_Z, E_S und E_N senkrecht zur Orbitalebene mit ortsfestem Fokus aufgenommen und können erfindungsgemäß kombiniert werden.
Ergänzend zeigt die 5 das Ergebnis einer Aufnahmefolge, bei der um ein zentrales Einzelbild E_Z acht weitere Einzelbilder E_N, E_NO, E_O, E_SO, E_S, E_SW, E_W und E_NW gruppiert sind und zu einem Gesamtbild E_G mit in alle vier Hauptrichtungen vergrößertem Projektionswinkel kombiniert werden können.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren bei den in den 1 und 2 gezeigten C-Bogensystemen 1 wird durch die Steuerung des Systems mit Hilfe des Steuer- und Rechensystems 10 und der darin gespeicherten Computerprogramme Prg₁-Prg_n ausgeführt. Es wird darauf hingewiesen, dass in der Regel bei mobilen C-Bogensystemen dieses Rechensystem 10 meist im Gehäuse integriert ist und nur zur besonderen Verdeutlichung in den 1 und 2 separat dargestellt wird. Schließlich zeigt die 6 noch ein konventionell stationäres C-Bogensystem 1, welches ebenfalls gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbar ist. Das C-Bogensystem 1 besteht aus einem Gehäuse 6 mit einem daran angelenkten C-Bogen, der endständig eine Röntgenröhre 2 und einen Flachdetektor 3 aufweist. Der zu untersuchende Patient P befindet sich auf einer Patientenliege 8. Die Steuerung des C-Bogensystems einschließlich der Bildverarbeitung erfolgt über das angeschlossene Steuer- und Rechensystem 10, welches hierzu die im Speicher niedergelegten Programme Prg₁-Prg_n ausführt. Hierdurch wird auch bei dem hier in einer schematischen 3d-Darstellung gezeigten konventionellen C-Bogensystem 1 das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt.
Insgesamt wird also ein C-Bogensystem und ein Verfahren zur Bildakquisition eines projektiven Röntgenbildes mit einem C-Bogensystem vorgestellt, wobei der abzubildende Projektionsbereich des Objektes größer ist als der maximale durch ein ortsfestes Strahlenbündel abgedeckte Projektionsbereich und zur Erzeugung einer Gesamtaufnahme des gesamten abzubildenden Projektionsbereiches mindestens zwei projektive Einzelaufnahmen erstellt und kombiniert werden, wobei die Erstellung der mindestens zwei Einzelaufnahmen bei relativ zum Objekt ortsfestem Fokus und bei verändertem Raumwinkel erfolgt.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: C-Bogensystem
2: Röntgenröhre
3: Detektor
5: Tragarm
6: Gehäuse
7: C-Bogen
8: Patientenliege
10: Steuer- und Rechensystem
EG: Gesamtbild
EN, ENO, ENW, EO, ES, ESO, ESW, EW, EZ: Einzelbild
F: Fokus
O: Orbitalebene
P: Patient
Prg1-Prgn: Computerprogramme
S: Strahlenbündel

Claims

Verfahren zur parallaxenfehlerfreien Bildakquisition eines zweidimensionalen projektiven Röntgenbildes eines vorgegebenen Projektionsbereiches eines Objektes, insbesondere eines Patienten (P), mit einem mobilen, auf Rollen gelagerten C-Bogensystem (1), mit einem waagrecht und senkrecht translatorisch verstellbaren Tragarm (5), an dem ein C-Bogen (7) mit einer endständig angeordneten Röntgenröhre (2) und einem gegenüberliegenden Detektor (3) angebracht ist, wobei der C-Bogen (7) aufgrund seiner konstruktiven Lagerung nur zur Ausführung von a) Orbitalrotationen, b) Rotationen um eine waagrechte Achse durch die vom C-Bogen (7) aufgespannte Orbitalebene (O), c) eine Rotation um die senkrechte C-Bogensäule und d) lineare Translationen ausgebildet ist, wobei der abzubildende Projektionsbereich des Objektes größer ist als der maximale durch ein ortsfestes Strahlenbündel (S) abgedeckte Projektionsbereich zwischen Fokus (F) und Detektor (3), wobei zur Erzeugung einer Gesamtaufnahme (E_G) des gesamten abzubildenden Projektionsbereiches des Objektes durch den C-Bogen (7) mindestens zwei projektive Einzelaufnahmen erstellt und kombiniert werden, wobei die Erstellung der mindestens zwei Einzelaufnahmen (E_Z, E_O, E_W; E_Z, E_S, E_N) bei relativ zum Objekt ortsfestem Fokus (F) und bei verändertem Raumwinkel erfolgt, wobei der C-Bogen (7) zwischen den Einzelaufnahmen (E_Z, E_O, E_W; E_Z, E_S, E_N) derart bewegt wird, dass der Detektor (3) bei ortsfestem Fokus (F) auf einer Kugeloberfläche mit dem Fokus (F) als Mittelpunkt in einer Orbitalebene (O) des C-Bogens (7) und senkrecht dazu geschwenkt wird, wobei mindestens drei Einzelaufnahmen (E_Z, E_N, E_O, E_S, E_W) ausgeführt werden, wobei zwischen den Aufnahmen der C-Bogen (7) einerseits eine kombinierte Rotation um den Mittelpunkt des C-Bogens (7) senkrecht zu einer vom C-Bogen (7) aufgespannten Ebene und eine Translation senkrecht zu der vom C-Bogen aufgespannten Orbitalebene (O) und andererseits eine kombinierte Rotation um den Mittelpunkt des C-Bogens (7) in der vom C-Bogen (7) aufgespannten Orbitalebene (O) und eine Translation in der vom C-Bogen (7) aufgespannten Orbitalebene (O) ausführt.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der C-Bogen (7) zwischen den Einzelaufnahmen (E_Z, E_O, E_W; E_Z, E_S, E_N) derart bewegt wird, dass der Fokus (F) sich zumindest zum Aufnahmezeitpunkt an einer immer gleichen und relativ zum Objekt ortsfesten Position befindet.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kombination der Einzelaufnahmen zu einer Gesamtaufnahme zumindest ein Teil der Einzelaufnahmen derart räumlich transformiert werden, dass sich eine Gesamtaufnahme (E_G) in einer gemeinsamen Ebene ergibt.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einer manuell eingestellten zentralen Projektion automatisch eine zentrale Einzelaufnahme (E_z) und mindestens zwei die zentrale Projektion umlagernde Einzelaufnahmen (E_N, E_S; E_W, E_O) erzeugt werden.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine manuell vorgegebene Anzahl von Einzelaufnahmen (E_N, E_NO, E_NW, E_O, E_S, E_SO, E_SW, E_W, E_Z) automatisch erstellt wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einer manuell eingestellten zentralen Projektion automatisch die zentrale Einzelaufnahme (E_Z) und acht die zentrale Projektion umlagernde Einzelaufnahmen (E_N, E_NO, E_NW, E_O, E_S, E_SO,E_SW, E_W) erzeugt und zu einer Gesamtaufnahme (E_G) kombiniert werden.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass manuell drei oder vier Eckpunkte eines wiederzugebenden Projektionsbereiches festgelegt werden und automatisch der gesamte dadurch beschriebene Projektionsbereich durch eine Vielzahl von automatisch erstellten Einzelaufnahmen (E_N, E_NO, E_NW, E_O, E_S, E_SO, E_SW, E_W, E_Z) aufgenommen wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Gesamtaufnahme (E_G) neben einem zentralen Einzelbild eine Vielzahl von benachbart angeordneten Teilen (schmale Streifen) von Einzelbildern kombiniert wird.
C-Bogensystem (1) mit einem automatisch rotierbarem und translatorisch bewegbarem C-Bogen (7), an dem endständig eine Strahlenquelle (2) mit einem Fokus (F) einerseits und ein Flächendetektor (3) andererseits angeordnet sind, welches C-Bogensystem (1) mobil und auf Rollen gelagert ausgebildet ist, mit einem waagrecht und senkrecht translatorisch verstellbaren Tragarm (5), an dem der C-Bogen (7) angebracht ist, wobei der C-Bogen (7) aufgrund seiner konstruktiven Lagerung nur zur Ausführung von a) Orbitalrotationen, b) Rotationen um eine waagrechte Achse durch die vom C-Bogen (7) aufgespannte Orbitalebene (O), c) eine Rotation um die senkrechte C-Bogensäule und d) lineare Translationen ausgebildet ist, wobei ein Steuer- und Rechensystem (10) mit dem C-Bogensystem (1) verbunden ist, welches zur automatischen Steuerung des C-Bogens (7) und zur Bilderzeugung aus akquirierten Detektordaten geeignet ist, wobei im Steuer- und Rechensystem (10) mindestens ein Computerprogramm (Prg₁-Prg_n) gespeichert ist, das im Betrieb ausgeführt werden kann, wobei die Verfahrensschritte eines der voranstehenden Verfahrensansprüche nachgebildet werden.
C-Bogensystem (1) gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der C-Bogen (7) mit einer Bewegungsvorrichtung verbunden ist, welche eine Sensorik aufweist, die manuelle Bewegungsimpulse am C-Bogen (7) detektiert und bei Auswahl eines vorgegebenen Bewegungsmodus entsprechend der Richtung eines detektierten Bewegungsimpulses den C-Bogen (7) derart kombiniert rotiert und linear bewegt, dass der Fokus (7) ortsfest gehalten wird, jedoch eine Bewegung des Detektors (3) in Richtung des detektierten Bewegungsimpulses erfolgt.
C-Bogensystem (1) gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der C-Bogen (7) mit einer Bewegungsvorrichtung verbunden ist, welche eine Sensorik aufweist, die eine manuell ausgeführte Rotationsbewegung am C-Bogen (7) automatisch durch Translationsbewegungen derart ergänzt, dass der Fokus (F) ortsfest gehalten wird.
C-Bogensystem (1) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schwenkens des C-Bogens (7) um die ortsfeste Fokusposition die gewonnenen Projektionsaufnahmen sofort zur gleichzeitigen Anzeige so transformiert werden, dass sie immer einer Projektion in einer vorgegebenen Projektionsebene entsprechen.