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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Benutzers bei der relativen Positionierung von einem Patienten und einer Aufnahmeanordnung einer Röntgeneinrichtung, deren Strahlungsquelle über wenigstens eine Blende symmetrisch kollimierbar ist, zur Aufnahme eines Zielgebiets des Patienten bei kollimierter Strahlungsquelle, insbesondere derart, dass ein Zentralstrahl eine Mitte des Zielgebiets durchläuft. Daneben betrifft die Erfindung eine Röntgeneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Bei der Anfertigung von Röntgenaufnahmen ist zum einen darauf zu achten, dass ein Zielobjekt bzw. Zielgebiet, das abgebildet werden soll, auch vollständig in den Röntgenaufnahmen enthalten ist. Zum anderen sollen aber Patienten einer möglichst geringen Röntgendosis ausgesetzt werden, das bedeutet, es ist zu vermeiden, dass außerhalb des Zielgebiets liegende Bereiche übermäßig von Röntgenstrahlung belastet werden. Daher ist es bei gängigen Röntgeneinrichtungen bekannt, Blenden zu verwenden, über die das von der Strahlungsquelle ausgesendete Strahlungsfeld in seiner räumlichen Ausdehnung beschränkt, also kollimiert, werden kann.
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Dabei werden typischerweise in der Röntgenbildgebung, insbesondere der 2D-Fluoroskopie oder der 2D-Angiographie, symmetrische Röntgenblenden eingesetzt. Das bedeutet insbesondere, dass zwei einzelne Blenden zur Kollimierung gleichmäßig aus entgegengesetzten Richtungen in das Strahlungsfeld hineingefahren werden, um den Patienten so von Teilen der Röntgenstrahlung abzuschirmen. Beispielsweise ist es bekannt, vier solcher Blenden zu verwenden, so dass ein kollimiertes Strahlungsfeld im Querschnitt einem Rechteck entspricht. Jedoch sind auch andere Anordnungen von Blenden bekannt, die eine symmetrische Kollimierung erlauben.
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Grundsätzlich ist es mit einer solchen Kollimierung also möglich, eine Exposition von Organen oder Körperregionen, die nicht von Interesse sind, zu vermeiden. Bei der symmetrischen Kollimierung setzt eine sinnvolle Einschränkung des Strahlungsfeldes dann jedoch voraus, dass sich das Zielgebiet möglichst zentral innerhalb des nicht kollimierten Strahlungsfeldes befindet, da ansonsten kein kleinstmögliches Strahlungsfeld verwendet werden kann und dennoch Bereiche mit aufgenommen werden müssen, die nicht das eigentliche Ziel der Bildgebung sind. Wird derartiges hingenommen, so ist mit einer höheren Strahlungsexposition für Patienten zu rechnen.
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Es wurde jedoch vorgeschlagen, die Relativposition von Patient und Aufnahmeanordnung zu verändern, beispielsweise durch Verschiebung der Aufnahmeanordnung und/oder einer Patientenliege, auf der der Patient gelagert ist. Dabei wurde vorgeschlagen, unter ständiger Aufnahme von Röntgenbildern, insbesondere Fluoroskopiebildern, eine manuelle Verschiebung der Patientenliege und/oder der Aufnahmeanordnung, was über entsprechende Bedienelemente möglich ist, durchzuführen, bis sich das Zielgebiet möglichst zentral in einem aktuellen Röntgenbild befindet und die Kollimierung vorgenommen werden kann.
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Nachteilhafterweise führt dieses Vorgehen jedoch zu einer zusätzlichen Strahlenexposition des Patienten sowie zu langen Positionierungszeiten, da letztlich ein „trial and error”-Verfahren vorliegt. Insbesondere ist das bekannte Vorgehen ungenau und äußerst kompliziert, wenn eine Röntgeneinrichtung mit zwei Bildebenen, also eine Biplan-Röntgeneinrichtung, vorliegt, bei denen beide Bildebenen gleichzeitig manuell justiert werden müssen.
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Die
DE 10 2008 049 695 A1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Röntgenbildaufnahmesystems sowie ein Röntgenbildaufnahmesystem. Darin wird vorgeschlagen, eine Blendeinrichtung automatisch in Abhängigkeit von einer Stellung von Röntgenstrahlenquelle und Röntgenstrahlendetektor so anzusteuern, dass nur diejenigen Bereiche des Patienten auf einem Röntgenbild abgebildet werden, die den behandelnden Arzt interessieren. Wird ein Röntgen-C-Bogen betrachtet und wird der Röntgen-C-Bogen mit Röntgenstrahlenquelle und Röntgenstrahlendetektor verschwenkt, wird die Blendeinrichtung entsprechend angepasst, damit bei jeder Stellung möglichst wenig Röntgenstrahlung überflüssigerweise durch das Bildobjekt, nämlich den Patienten, gestrahlt wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Unterstützung eines Benutzers einer Röntgeneinrichtung anzugeben, mit der die relative Position möglichst gut eingestellt werden kann, ohne den Patienten zusätzlich durch Röntgenstrahlung zu belasten.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass zunächst das Zielgebiet in einem in einer aktuellen relativen Position aufgenommenen Röntgenbild manuell und/oder automatisch markiert wird und eine Blendeneinstellung zur kleinstmöglichen vollständigen Aufnahme des Zielgebiets ermittelt wird, woraufhin eine auf dem Röntgenbild basierende Darstellung erzeugt und angezeigt wird, in der die Zielmarkierung des Zielgebiets und eine das aktuelle Sichtfeld bei der Blendeneinstellung anzeigende Sichtfeldmarkierung eingeblendet werden, wobei bei einer manuellen oder automatischen Verstellung der relativen Position unter Berücksichtigung einer die Verstellung beschreibenden Verschiebungsinformation die Darstellung bezüglich der Sichtfeldmarkierung aktualisiert wird, wobei zur Verstellung der relativen Position eine translatorische Verschiebung einer Patientenliege und/oder eine translatorische Verschiebung der Aufnahmeanordnung verwendet werden.
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Über die auf einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise an einem Bildschirm, der Röntgeneinrichtung zu sehende Darstellung erhält der Benutzer mithin eine visuelle Führungshilfe, nachdem er lediglich eine Verstellung der relativen Position, beispielsweise durch Bewegung einer Patientenliege und/oder der Aufnahmeanordnung, so vornehmen muss, dass die Zielmarkierung und die Sichtfeldmarkierung zur Deckung gelangen. Nutzt er dabei einen Bewegungsfreiheitsgrad der Röntgeneinrichtung, um die relative Position zu ändern, ist ihm aufgrund der Darstellung, die sich ständig aktualisiert, sofort ersichtlich, welchen Einfluss dies auf das aktuelle Sichtfeld der Aufnahmeanordnung hat. Dabei wird ständig das Ausgangs-Röntgenbild, auf das die Markierung überlagert wird, verwendet, ohne dass weitere Röntgenbilder aufgenommen werden müssen. während der Verstellung wird also die Zielmarkierung („target ROI”) auf das Röntgenbild überlagert dargestellt, gleichzeitig mit einer genauso dimensionierten Sichtfeldmarkierung („virtual ROI”), die den aufgrund des Markierungsvorgangs ermittelten Blendeneinstellungen ebenso entspricht. Die aktuellen Positionen der beteiligten Komponenten bzw. deren Veränderung werden von diesen als Verschiebungsinformation automatisch zu Verfügung gestellt, so dass die aktuelle Geometrie, insbesondere also die relative Position, ständig bekannt ist und mithin die Sichtfeldmarkierung ständig aktuell gehalten werden kann. Ziel ist es dabei, die relative Position solange ohne die Notwendigkeit weiterer Durchleuchtungsaufnahmen zu bewegen, bis die Zielmarkierung und die Sichtfeldmarkierung, also die „target ROI” und die virtuelle ROI (region of interest), übereinstimmen.
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Wenn eine akzeptable Übereinstimmung erreicht ist, kann dann die gewünschte Röntgenanwendung, selbstverständlich nach Verwendung der ermittelten Blendeneinstellungen, durchgeführt werden, beispielsweise eine Fluoroskopieüberwachung bei einem Eingriff, eine Aufnahme eines dreidimensionalen Bilddatensatzes des Zielgebiets oder dergleichen.
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Durch die erfindungsgemäß realisierte Navigationshilfe zur Optimierung der relativen Position ergibt sich eine Vielzahl von Vorteilen. So ist erstmalig ein Assistenzsystem für die relative Positionierung der Aufnahmeanordnung, welche insbesondere an einem C-Bogen angeordnet ist, und des Patienten gegeben. Eine unnötige Strahlenexposition während der Bewegung zur Einstellung der relativen Position wird vermieden, indem die Sichtfeldmarkierung statt aktueller Fluoroskopieaufnahmen genutzt wird. Durch die gezielte Kollimierung und die hervorragende Einstellung einer relativen Position wird zudem die Röntgenexposition während der Durchführung der eigentlichen Bildgebungsaufgabe reduziert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine potentiell schnellere Einstellung der relativen Position und der Blende als die aus dem Stand der Technik bekannten rein manuellen Justierungsverfahren. Das durch die Erfindung gegebene direkte Feedback an den Benutzer erlaubt eine intuitive Bedienung und ist bereits durch andere Navigationsanwendungen, beispielsweise hinsichtlich der Positionierung von minimalinvasiven Instrumenten wie Punktionsnadeln, bekannt. Es ist lediglich erforderlich, eine aktuelle Position in Übereinstimmung mit einem Ziel zu bringen. Dabei sei darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren sowohl für röntgendichte Blenden als auch für semi-permeable Blenden eingesetzt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei beispielsweise durch eine Steuereinrichtung der Röntgeneinrichtung durchgeführt werden, wobei insbesondere auch das Bildsystem der Röntgeneinrichtung genutzt werden kann, um zumindest die Darstellung zu erzeugen und anzuzeigen.
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Es ist vorgesehen, dass zur Verstellung der relativen Position eine translatorische Verschiebung einer Patientenliege und/oder eine translatorische Verschiebung der Aufnahmeanordnung vorgenommen werden. Die Erfindung spricht also hauptsächlich lineare, d. h. translatorische, Verschiebungen von Komponenten an, die sich in dem (einer bestimmten Projektionsrichtung entsprechenden) Röntgenbild hervorragend abbilden lassen. Röntgeneinrichtungen mit entsprechenden Verstelleinrichtungen für die Patientenliege und/oder die Aufnahmeanordnung, insbesondere einen C-Bogen, sind bereits bekannt. Dabei kann beispielsweise ein Bedienelement, insbesondere ein Joystick, an einer Bedieneinrichtung vorgesehen sein, über das der Benutzer die entsprechenden Verstellungen bewirkt. Die Verstelleinrichtungen liefern entsprechend die Verschiebungsinformation, welche die Anpassung der Darstellung bezüglich der Sichtfeldmarkierung erlaubt. Auch Rotationen, beispielsweise Rotationen des Detektors bzw. der gesamten Aufnahmeanordnung, können abgebildet werden, indem entsprechend die Markierung gedreht wird, wobei im Hinblick auf eine Änderung der Projektionsrichtung, beispielsweise des mit einem C-Bogen eingestellten Projektionswinkels, im Rahmen der Verstellung nur geringe Änderungen zugelassen werden sollten, um das Röntgenbild weiterhin als Basis der Darstellung verwenden zu können.
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Wie bereits erwähnt, ist es grundsätzlich möglich, dass die Markierung des Zielgebiets in dem Röntgenbild manuell durch einen Benutzer durchgeführt wird. Hierfür können grundsätzlich bekannte Eingabemittel, beispielsweise eine Maus und/oder ein Joystick, verwendet werden, um beispielsweise wie bei Grafikprogrammen auch bekannt, eine insbesondere rechteckige Auswahl aus dem Röntgenbild zu treffen. Beispielsweise kann der Benutzer in dem Röntgenbild ein Organ oder einen Teil eines Organs auswählen, beispielsweise das linke Atrium des Herzens und dergleichen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es jedoch auch möglich, dass die Zielmarkierung wenigstens teilweise automatisch durch Vorwärtsprojektion des segmentierten Zielgebiets in einem mit dem Röntgenbild registrierten dreidimensionalen Bilddatensatz des Patienten ermittelt wird. Liegt mithin ein vorher aufgenommener dreidimensionaler Bilddatensatz vor, der mit dem Röntgenbild (bzw. allgemein der Aufnahmeanordnung der Röntgeneinrichtung) registriert ist, beispielsweise ein CT-Bilddatensatz und/oder ein MR-Bilddatensatz, kann eine Segmentierung in dem dreidimensionalen Bilddatensatz genutzt werden, um das Zielgebiet und mithin die Zielmarkierung in dem Röntgenbild zu bestimmen, indem nach automatischer oder manueller Auswahl des Zielgebiets in dem dreidimensionalen Bilddatensatz dieses in der entsprechenden aktuellen Projektionsrichtung vorwärtsprojiziert wird. Eine automatische Auswahl eines segmentierten Zielgebiets in dem dreidimensionalen Bilddatensatz kann beispielsweise aufgrund vorliegender Daten des Patienten, insbesondere des Diagnose- und/oder Behandlungsziels, ermittelt werden, wo beispielsweise Daten eines Informationssystems, insbesondere eines Krankenhausinformationssystems und/oder eines Radiologieinformationssystems, herangezogen werden können.
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Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass als Zielmarkierung ein das Zielgebiet insbesondere vollständig umfassendes Rechteck verwendet wird. Häufig sind zur symmetrischen Kollimation ausgebildete Blenden so ausgelegt, dass das kollimierte Strahlenfeld einen rechteckigen Querschnitt erhält, so dass es auch bezüglich der Zielmarkierung sinnvoll ist, eine derartige rechteckige Ausgestaltung zu wählen. Wird die Zielmarkierung von Hand auf dem Röntgenbild ausgewählt, so ist es zweckmäßig, gleich eine entsprechende Beschränkung der Eingabe vorzunehmen, so dass letztlich ohnehin nur rechteckige Markierungen vorgenommen werden können. Wird beispielsweise ein segmentierter Bereich aus einem dreidimensionalen Bilddatensatz vorwärtsprojiziert, können die maximalen Längen in den zueinander senkrechten Richtungen des Rechtecks bestimmt werden und als Grundlage zur Auswahl eines das Zielgebiet vollständig enthaltenden Rechtecks genutzt werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass automatisch ein Übereinstimmungsmaß, insbesondere ein Abstand der Mittelpunkte, zwischen der Zielmarkierung und der Sichtfeldmarkierung in der Darstellung ermittelt wird und wenigstens ein Hinweis an einen Benutzer in Abhängigkeit von der Übereinstimmung ausgegeben wird. Es wird also ständig automatisch überprüft, wie genau die Sichtfeldmarkierung schon über der Zielmarkierung liegt und es werden entsprechende Hinweise an einen Benutzer ausgegeben, um diesen besser zu leiten. So kann in einer konkreten Ausgestaltung beispielsweise vorgesehen sein, dass die Zielmarkierung und/oder die Sichtfeldmarkierung abhängig von dem Übereinstimmungsmaß eingefärbt werden. Beispielsweise kann eine rote Farbe gewählt werden, wenn die Sichtfeldmarkierung noch sehr weit von der Zielmarkierung entfernt ist, welche dann gelb und schließlich grün wird, wenn eine hinreichend genaue Übereinstimmung gegeben ist. Möglich ist es jedoch auch, beispielsweise akustische Hinweise zu verwenden, so dass vorgesehen sein kann, dass ein akustischer Hinweis ausgegeben wird, insbesondere eine mit steigender Übereinstimmung höherfrequenter werdende Abfolge von Tönen. Eine derartige Navigationshilfe ist dem Benutzer beispielsweise aus Kraftfahrzeugen bekannt, wo die Annäherung an ein Objekt durch immer schneller aufeinanderfolgende Töne zur Kenntnis gebracht wird und dergleichen. Wird ein durchgehender Ton erzielt, ist eine hinreichend gute Übereinstimmung gegeben.
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Besonders vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren bei einer als Biplan-Röntgeneinrichtung ausgebildeten Röntgeneinrichtung nutzen, wo insbesondere unter Nutzung von Bewegungsfreiheitsgraden, die Einfluss auf die Sichtfelder beider Aufnahmeanordnungen haben, die erfindungsgemäß vorgesehene Navigationshilfe in Form der dann zwei Darstellungen (eine je Aufnahmeanordnung) besonders nützlich ist, wenn beispielsweise bei einer Verschiebung des Patienten durch eine Verschiebung der Patientenliege auf beide Aufnahmeanordnungen Einfluss genommen wird. Es kann mithin vorgesehen sein, dass bei einer Ausbildung der Röntgeneinrichtung als Biplan-Röntgeneinrichtung ein Röntgenbild für jede Bildebene verwendet wird und eine Zielmarkierung und eine Darstellung für beide Bildebenen ermittelt wird. Die so ermittelte Darstellung für beide Bildebenen wird dann angezeigt. Bei einer vorgenommenen Verstellung ist dem Benutzer sofort der Einfluss für beide Aufnahmeanordnungen, mithin beide Bildebenen, ersichtlich. So können auch komplexere Einstellungsvorgänge, die auf beide Sichtfelder Einfluss habende Bewegungen nutzen, intuitiv und verbessert dargestellt werden, wobei keine Aufnahme zusätzlicher Röntgenbilder erforderlich ist. Weist die Biplan-Röntgeneinrichtung beispielsweise zwei C-Bögen mit den Aufnahmeanordnungen auf, sind sowohl Ausgestaltungen bekannt, in denen die C-Bögen nur gemeinsam, mithin gekoppelt, verschoben werden können, aber auch solche, bei denen eine getrennte translatorische Bewegung der C-Bögen möglich ist.
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Bei einer derartigen Ausgestaltung mit zwei Aufnahmeanordnungen liegen mithin zwei Röntgenbilder vor, in denen der Benutzer bei manueller Markierung des Zielgebiets Markierungen vornimmt, so dass mithin für jedes Röntgenbild eine Zielmarkierung besteht. Dabei ist nicht sichergestellt, dass diese grundsätzlich sinnvoll gewählt sind, insbesondere tatsächlich wenigstens überlappende Bereiche des Patienten zeigen. Um einem Benutzer auch diesbezüglich eine Orientierungshilfe geben zu können, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass automatisch ein Überlappungsbereich der von den Strahlungsquellen entsprechend der Zielmarkierung und der Blendeneinstellung ausgehenden Strahlungsfelder ermittelt wird, wobei in jedem der Röntgenbilder der von der jeweils anderen Aufnahmeanordnung abgedeckte Bereich mit dargestellt wird. Liegt überhaupt keine Überlappung vor, ist mithin gar kein Überlappungsbereich gegeben, so kann eine entsprechende Warnung an den Benutzer ausgegeben werden, beispielsweise als ein Textfenster oder dergleichen. Ansonsten wird, beispielsweise durch entsprechende farbliche Einfärbung abgebildeter Bereiche, in dem jeweils anderen Röntgenbild angezeigt, inwieweit sich das Sichtfeld einer Aufnahmeanordnung mit dem der jeweils anderen Aufnahmeanordnung überschneidet. Hier enthält der Benutzer folglich Hinweise, ob der von ihm gewollte Überlappungsgrad gegeben ist.
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Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch eine Röntgeneinrichtung, umfassend wenigstens eine Aufnahmeanordnung, insbesondere an einem C-Bogen, und eine Patientenliege, welche relativ zueinander bewegbar sind, wobei die Strahlungsquelle der Aufnahmeanordnung über wenigstens eine Blende symmetrisch kollimierbar ist, und wobei die Röntgeneinrichtung ferner eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuereinrichtung umfasst. Dabei können, wie bereits dargelegt wurde, wenigstens Anteile des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Bildsystem der Röntgeneinrichtung durchgeführt werden, insbesondere Anteile bezüglich der Ermittlung der Darstellung. Jene kann auf einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise einem Bildschirm, der Röntgeneinrichtung zur Anzeige gebracht werden. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung übertragen, mit welcher mithin auch die Vorteile der vorliegenden Erfindung erhalten werden können. An der Röntgeneinrichtung wird mithin eine Assistenzfunktionalität zur geeigneten relativen Positionierung des Patienten bei optimaler Kollimierungswahl angeboten.
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Dabei kann die Röntgeneinrichtung als eine Biplan-Röntgeneinrichtung mit zwei Aufnahmeanordnungen ausgebildet sein. Gerade bei einer Biplan-Röntgeneinrichtung lässt sich aufgrund auf beide Sichtfelder Einfluss nehmender Bewegungsmöglichkeiten das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft einsetzen.
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Wie bereits erwähnt wurde, kann die wenigstens eine Aufnahmeanordnung der Röntgeneinrichtung von einem C-Bogen getragen werden. Solche C-Bögen sind im Stand der Technik bereits bekannt, an ihnen sind meist einander gegenüberliegend die Strahlungsquelle und ein Strahlungsdetektor angeordnet.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 eine Skizze zur symmetrischen Kollimierung,
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2 eine erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung,
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3 eine Skizze zur Auswahl der Zielmarkierung in Röntgenbildern unterschiedlicher Aufnahmeanordnungen,
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4 eine Prinzipskizze möglicher Darstellungen zur Unterstützung des Benutzers,
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5 eine Skizze zu möglichen Verstellungen bei der Röntgeneinrichtung,
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6 eine Skizze zur möglichst genauen Überlagerung von Markierungen,
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7 eine Skizze zur Kollimierung und dem entsprechenden Bildgebungsergebnis in der ersten Bildebene,
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8 eine Skizze zur Kollimierung und dem entsprechenden Bildgebungsergebnis in der zweiten Bildebene, und
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9 die Anzeige von Überlappungsbereichen in einer Darstellung.
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Die 1 zeigt eine Prinzipskizze zur symmetrischen Kollimierung, wie sie auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. Bezeichnet der Rahmen 1 das Sichtfeld ohne Kollimierung, so lässt sich beispielsweise ein Herz 2 eines Patienten komplett aufnehmen. Ist das eigentliche Bildgebungsziel jedoch das linke Atrium 3, ist eine Kollimierung sinnvoll, um die Strahlenbelastung des Patienten möglichst gering zu halten. Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Vorgehen sieht dann vor, ohne eine Anpassung der relativen Position des Patienten und der Aufnahmeanordnung der Röntgeneinrichtung eine symmetrische Kollimierung so vorzunehmen, dass das linke Atrium 3 gerade so noch zu sehen ist, vgl. den sich ergebenden Rahmen 4. Um dies zu erreichen, werden Blenden gleichmäßig von gegenüberliegenden Seiten in das Strahlungsfeld der Strahlungsquelle eingeschoben, bis nur noch der durch das Rechteck des Rahmens 4 gezeigte Bereich ausgeleuchtet ist.
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Die in 1 gezeigte Kollimierung ist jedoch nicht optimal, da immer noch ein großer Bildbereich aufgenommen und somit der Röntgenstrahlung ausgesetzt wird, der gar nicht erwünscht ist. Mithin soll die Kollimierung enger gewählt werden und die Relativposition von Aufnahmeanordnung und Patient so geändert werden, dass sich das Zielgebiet, hier das linke Atrium 3, möglichst im Zentrum des Sichtfeldes befindet. Um dies ohne weitere Strahlenbelastung des Patienten und auf möglichst schnelle und einfache Art zu ermöglichen, schlägt die vorliegende Erfindung eine Unterstützungsfunktionalität vor, die im Folgenden näher erläutert werden soll, wobei rein beispielhaft weiter das linke Atrium 3 als Zielgebiet betrachtet werden soll, sich die Erfindung jedoch selbstverständlich auf alle anderen Arten von Zielgebieten bzw. Organen/Organteilen übertragen lässt.
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Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung 5, die hier als eine Biplan-Röntgeneinrichtung ausgebildet ist. Diese umfasst zwei C-Bögen 6, 7, die vorliegend jeweils an einem Roboterarm 8 befestigt sind, der eine Vielzahl von Freiheitsgraden erlaubt, insbesondere auch eine translatorische Bewegung der C-Bögen 6, 7. Während einer der Roboterarme auf dem Boden 9 des Raums befestigt ist, ist der andere in der Decke 10 verankert.
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An jedem der C-Bögen 6, 7 sind sich gegenüberliegend eine Strahlenquelle 11 und ein Strahlungsdetektor 12 angeordnet. Die Strahlungsquellen 12 weisen jeweils eine Kollimatoreinrichtung 13 auf, die jeweils vier der Übersichtlichkeit halber nicht näher gezeigte Blenden enthält. Jeweils zwei der Blenden werden gekoppelt so bewegt, dass eine symmetrische Kollimierung des Strahlungsfeldes der Strahlungsquellen 11 möglich ist, wie dies bereits bezüglich der 1 dargestellt wurde.
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Die C-Bögen 6, 7 und mithin die aus den Strahlungsquellen 11 und den Strahlungsdetektoren 12 gebildeten Aufnahmeanordnungen sind um eine Patientenliege 14 anordenbar, auf der ein zu untersuchender Patient gelagert werden kann. Vorliegend befinden sich die C-Bögen 6, 7 in einer Grundstellung, in der die Bildgebung in einer Ebene stattfindet und sie jeweils um 90° gegeneinander gedreht sind.
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Auch die Patientenliege 14 ist über entsprechende Verstelleinrichtungen translatorisch in verschiedene Richtungen bewegbar.
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Am Rande der Patientenliege 14 findet sich eine Bedieneinrichtung 15 mit verschiedenen Bedienelementen, über die eine Steuerung des Aufnahmebetriebs und auch der Bewegung der verschiedenen Komponenten der Röntgeneinrichtung 5 möglich ist. Beispielsweise kann sich eine Verschiebung der Patientenliege 14 über einen Joystick steuern lassen. In die Bedieneinrichtung 15 integriert ist vorliegend auch eine Anzeigevorrichtung 16, die vorliegend als ein Touchscreen ausgebildet ist, mithin zusätzlich zur Einstellung verwendet werden kann, jedoch auch zur Darstellung von Informationen. Die Röntgeneinrichtung 5 kann selbstverständlich weitere Anzeigevorrichtungen, insbesondere Bildschirme, umfassen.
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Gesteuert wird der Betrieb der Röntgeneinrichtung 5 über eine Steuereinrichtung 17, die zur Durchführung des im Folgenden erläuterten erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren geht aus von zwei in 3 schematisch dargestellten Röntgenbildern 18, 19, die auf der Anzeigevorrichtung 16 angezeigt werden. Die Röntgenbilder 18, 19 zeigen dabei das Herz 2 mit dem linken Atrium 3 aus den Projektionsrichtungen, in denen sich die Aufnahmeanordnungen der C-Bögen 6 und 7 gerade befinden.
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In den Röntgenbildern 18, 19 wird nun durch einen Benutzer manuell über ein entsprechendes Eingabemittel eine das linke Atrium 3 als Zielgebiet umfassende Zielmarkierung 20, 21 eingefügt, und zwar für jedes Bild getrennt. Hierzu kann eine Maus oder ein Joystick verwendet werden, es ist jedoch auch denkbar, die als Touchscreen ausgebildete Anzeigevorrichtung 16 selbst zu verwenden, um die rechteckige Auswahl zu treffen.
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In Fällen, in denen ein dreidimensionaler Bilddatensatz vorliegt, der mit Röntgenbildern 18, 19 registriert ist, ist es jedoch auch denkbar, das Zielgebiet, hier das linke Atrium 3, in dem dreidimensionalen Bilddatensatz zu segmentieren, beispielsweise in einer Angiographie-CT-Bilddatensatz leicht möglich ist. Nachdem die Projektionsrichtungen bekannt sind, lässt sich das segmentierte linke Atrium 3 vollautomatisch in die Bildebene der Röntgenbilder 18, 19 vorwärtsprojizieren und es können geeignete rechteckige Zielmarkierungen 20, 21 automatisch bestimmt werden, die das linke Atrium 3 umfassen.
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Sind die Zielmarkierungen 20, 21 erst bekannt, lassen sich daraus Blendeneinstellungen ableiten, die die Aufnahme eines Bereichs dieser Größe ermöglichen würden. Dies geschieht im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenso automatisch. Um dem Benutzer bei seiner Tätigkeit, die Relativposition des Patienten (mithin des linken Atriums 3) und der Aufnahmeanordnungen so anzupassen, dass mit den Blendeneinstellungen der durch die Zielmarkierungen 20, 21 umschriebene Bereich aufgenommen wird, wird nun für beide Aufnahmeanordnungen jeweils eine Darstellung 22, 31, vgl. 4, erzeugt, deren Grundlage die Röntgenbilder 18 und 19 bilden. Diesen überlagert ist nun zum einen jeweils die Zielmarkierung 20, 21 dargestellt, zum anderen aber auch eine Sichtfeldmarkierung 23, 24, die das in der aktuellen relativen Position gegebene Sichtfeld der Aufnahmeanordnung bei Verwendung der Blendeneinstellungen beschreibt. Dem Benutzer ist also aus den Darstellungen 22, 31 sofort ersichtlich, was aktuell mit den Blendeneinstellungen aufgenommen würde. Ändert er nun die relative Position zwischen der jeweiligen Aufnahmeanordnung und dem linken Atrium 3 des Patienten, wird auch die Einblendung der Sichtfeldmarkierungen 23, 24 zeitaktuell mitgeführt. Dies gelingt, indem Verschiebungsinformationen der Steuereinrichtung 17 mitgeteilt werden, und diese daraus das aktuelle Sichtfeld bestimmt. Diese Mitführung der Sichtfeldmarkierungen 23, 24 ist durch die Pfeile 25 angedeutet.
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Die 5 zeigt den Verschiebevorgang in einer Prinzipskizze nochmals genauer. Gezeigt ist schematisch der auf der Patientenliege 14 angeordnete Patient 26 mit dem Herzen 2. Zudem sind die jeweils aus Strahlungsquelle 11 und Strahlungsdetektor 12 bestehenden Aufnahmeanordnungen dargestellt, zusätzlich schematisch zwei der Blenden 27, die die Strahlungsfelder 28 begrenzen, angedeutet. Dabei ist allerdings während der Verstellung der Relativposition, was nochmals hervorgehoben sei, keine weitere Aufnahme von Röntgenbildern oder gar eine gänzliche Fluoroskopieüberwachung erforderlich, nachdem das virtuelle Sichtfeld anhand der Sichtfeldmarkierung 23, 24 aufgrund der Verschiebungsinformation ständig errechnet und mitgeführt werden kann. Die Pfeile 29 deuten die translatorischen Verstellmöglichkeiten der Patientenliege 14 und der Aufnahmeanordnungen an, welche über die Bedienvorrichtung 15 erreichbar sind.
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Mit der ständigen Aktualisierung der Darstellungen 31, 22 wird auch ständig für beide Darstellungen 31, 22 ein Übereinstimmungsmaß bestimmt, welches anzeigt, wie deckungsgleich die Zielmarkierungen 20, 21 mit ihren jeweiligen Sichtfeldmarkierungen 23, 24 bereits sind. Abhängig von diesem Übereinstimmungsmaß werden die Markierungen 20, 21, 23, 24 farblich dargestellt, wobei sie bei der Weitenentfernung in 4 noch in rot dargestellt sind. Zu einem späteren Zeitpunkt, vgl. 6, in dem die jeweiligen Zielmarkierungen 20, 21 bereits fast mit den Sichtfeldmarkierungen 23, 24 übereinstimmen, ist das Übereinstimmungsmaß sehr hoch und die Darstellung erfolgt bereits in grün. Eine Zwischenstufe kann in gelb erfolgen. Auch akustische Hinweise sind möglich.
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Sobald eine hinreichende Überdeckung, vgl. 6, gegeben ist, werden dann automatisch die Blendeneinstellungen realisiert und es erfolgt die eigentliche Bildgebung, beispielsweise eine fluoroskopische Überwachung während eines insbesondere minimalinvasiven Eingriffs oder auch möglicherweise eine 3D-Bildgebung durch Rotation der C-Bögen 6, 7.
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Die 7 und die 8 zeigen ähnlich wie in 1 schematisch angedeutet das Ergebnis. Der Rahmen 1 gibt für beide Aufnahmeanordnungen wiederum das theoretisch mögliche Sichtfeld wieder, in dessen Zentrum sich nun das linke Atrium 3 des Herzens 2 befindet. Durch die Vornahme der Kollimatoreinstellungen gemäß der Zielmarkierungen 20, 21 werden jedoch die gepunkteten Bereich ausgeblendet und es wird lediglich der durch den inneren Rahmen 4 gekennzeichnete Bereich tatsächlich aufgenommen. Nur das Zielgebiet wird also der Röntgenstrahlung ausgesetzt.
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Eine weitere Verbesserung der Unterstützung des Benutzers ist in 9 anhand der Darstellung 31 schematisch erläutert. Neben der Zielmarkierung 20 ist vorliegend auch ein Bereich 30 farblich hervorgehoben dargestellt. Dieser Bereich 30 zeigt an, wo der Schnittbereich des Strahlungsfeldes aufgrund der Zielmarkierung 21 zu der Zielmarkierung 20 liegt. Ersichtlich ist vorliegend eine Abweichung gegeben; das linke Atrium 3 ist nicht vollständig erfasst. Dies kann einen Benutzer anregen, seine Definition der Zielmarkierungen 20, 21 nochmals zu überdenken.
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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.
