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Die Erfindung betrifft einen Patiententisch nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs.
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In der modernen Medizin werden immer häufiger Metallprothesen eingesetzt. So finden Radiologen bei der Bildgebung in Patienten heute unter anderem Coils und Clips in zelebralen Gefäßen, Stents in Koronargefäßen, Stents in abdomineller und thorakaler Aorta, Pacemaker bzw. Schrittmacher in den Vorhöfen des Herzens, Endoprothesen in Schulter, Hüfte und Knie, Platten und Bolzen am Skelett und Wirbelsäule. Insbesondere bei CT-Scans von Patienten mit diesen Metallprothesen treten bei der nachgelagerten Bildrekonstruktion unerwünschte Bildartefakte auf. Diese können unter Umständen die Bildqualität im Umfeld des Metalls derart beeinträchtigen, dass die Diagnose nur sehr eingeschränkt bis überhaupt nicht möglich ist.
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In der Computertomographie (CT) sind einige Methoden möglich, um Metallartefakte zu reduzieren (Scan-Methoden und Rekonstruktionsalgorithmen), die der Anwender auswählen kann, sofern er weiß, bei welchem Patienten sich das Metall an welcher Position und Lage im Körper befindet.
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Bei derzeitigen Untersuchungen des Patienten wird der Patient vor der Untersuchung nach Metallen befragt oder dies aus seinen Akten entnommen. In diesen Fällen kann der Anwender vor dem Scan bzw. der Aufnahme die entsprechend optimierten Scan-Protokolle und Rekonstruktionsalgorithmen bzw. Filterkerne anwählen und einsetzen. Schwieriger ist es, wenn der Patient nicht ansprechbar oder keine Aktenunterlagen vorhanden sind. Hier stellt sich meist erst nach dem Scan, bei der konventionellen Rekonstruktion heraus, dass sich Metall im Patienten befunden hat. Hier sind die Möglichkeiten dann nur bei den optimierten Rekonstruktions- und Filterungsmethoden zu suchen.
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Die Bildrekonstruktionsmethoden (spezielle Rekonstruktionskerne bzw. die iterative Bildrekonstruktion) zu Metallartefakt-Reduktion bringen nicht immer den gewünschten hochwertigen diagnostischen Bildeindruck und dauern im Fall der iterativen Bildrekonstruktion teilweise bis zu 30 Minuten Rechenzeit pro Datensatz.
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Effizienter ist es, z. B. einen speziellen Scan-Modus, wie es z.B. bei der sog. Dual Energy-Methode möglich ist, zu wählen. Mit einem monoenergetischen Bildgebungsansatz ist es möglich, selbst größte und schwere Metallartefakte effizient zu beseitigen. Der Nachteil der Methode liegt jedoch entweder bei einer eingeschränkten zeitlichen Auflösung der Bilddatensätze, wie es beispielsweise bei der Dual-Energy-CT der Fall ist, oder bei einer stark überhöhten Strahlenbelastung, wie es beispielsweise bei der sogenannten „Rapid KV Switching“ Methode mittels einer Röntgenröhre möglich ist. Es ist daher relevant, vorher genau zu wissen, wann welche Scanmethode in welcher Körperregion eingesetzt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Technologie zu entwickeln, mit der Metalle im Körper von nicht ansprechbaren oder unbewussten Patienten aufgespürt werden können, idealerweise bevor ein Scan durch einen Computertomographen bzw. Magnetresonzanztomographen stattfindet.
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Die Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Patiententisch mit einem eine Tischplatte stützenden Tischunterteil, wobei die Tischplatte von einem eingefahrenen Zustand in einen oder mehrere ausgefahrene Zustände in Längsrichtung des Tisches bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Tischunterteil mindestens eine Induktionsspule derart integriert ist, dass mindestens ein Metallstück in einer zu untersuchenden Körperregion eines Patienten detektierbar ist, wenn sich die Tischplatte im eingefahrenen Zustand befindet.
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Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die mindestens eine Induktionsspule als Pulsinduktionsspule ausgebildet ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Tischplatte aus einem leitfähigen Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus Karbon, besteht.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Induktionsspule bei der Metalldetektion zwischen verschiedenen Metallarten (Eisen- bzw. Nichteisenmetall) differenzieren kann. Mittels des Metalldetektors (auf Pulsinduktionsbasis) kann zwischen Eisen – oder Nichteisenmetall differenziert werden. So kann eine korrekte Auswahl der passenden Metallartefakt-Korrektur getroffen werden. Im der einen Metallart ist eher eine optimierte Rekonstruktion, bei einer anderen Metallart die Dual-Energy-Methode, die Methode der Wahl.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass Maßeinheiten an der Tischplatte derart angebracht sind, dass die Position des detektierten Metallstücks bestimmbar ist.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass Sende- und Empfangseinrichtungen in der mindestens einen Induktionsspule so angeordnet sind, dass die Empfangseinrichtung anhand des Antwortsignals die Position, Lage, Größe und/oder Tiefe des Metalls bzw. des Metallstücks erkennen kann. Dabei sieht die Position die Stelle des Metalls im Körper des Patienten vor. Die Lage sieht die Ausrichtung des Metalls im Körper vor. Hierbei kann das Antwortsignal durch die durch die Sendeeinrichtung ausgesendeten Impulse und durch durch das Abklingverhalten des Metalls erzeugbare Wirbelströme hervorgerufen werden. Es ist auch denkbar, dass die mittels des Antwortsignals erkennbare Position, Lage, Größe und/oder Tiefe des Metalls auf ein sogenanntes Topogram eines Patienten, in dessen Körper sich das Metall befindet, übertragen bzw. registriert werden. Es kann eine Korrelation zwischen der mittels des Antwortsignals erkennbare Position, Lage, Größe und/oder Tiefe des Metalls (P) und einem Topogramm eines Patienten, in dessen Körper (K) sich das Metall (P) befindet, hergestellt werden, wobei anhand der genannten Korrelation ein geeignetes Bildaufnahmeprotokoll und/oder Rekonstruktionsverfahren für die zu untersuchende Körperregion festlegbar ist.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, sieht die Erfindung eine Kombination von Pulsinduktionsspulen unter dem Patiententisch zur Detektion von metallischen Objekten im Patienten vor sowie eine Abbildung der Wirbelstromlandkarte auf das sogenannte Topogram eines Patienten. Somit wird die automatische Auswahl der vorhandenen optimierten Scan-(Bildaufnahme-) bzw. Bildrekonstruktionsmethoden ermöglicht. Dies kann genau auf die jeweilige Körperregion und ggf. frei von manueller Einstellung durch den Anwender erfolgen. Weiterhin kann die Abbildung der Wirbelstromlandkarte auf das Topogram dazu verwendet werden, um prospektiv und retrospektiv die Scan- und Rekonstruktionsparameter für die Bereiche des Patienten anzupassen, in denen Metalle die Bildqualität negativ beeinflussen.
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Die Erfindung weist zusammenfassend folgende Vorteile auf:
- – Metalle im Patienten werden vor dem Scan, z.B. mittels eines Magnetresonanzgerätes (MRT) bzw. eines Computertomographen (CT) automatisch detektiert, das insbesondere bei nicht ansprechbaren Patienten von Vorteil für die Durchführung der Scans ist.
- – Die Metalle im Patienten werden nach Position, Lage und Intensität klassifiziert und lokalisiert, dass eine präzise Scan-Planung zur Vermeidung von Artefakten ermöglicht.
- – Eine 3D-Landkarte mit den Viertelstrom-Ergebnissen aus der Messung mittels der Pulsinduktionsmethode werden auf das Topogram des Patienten übertragen bzw. überlagert bzw. darauf registriert. Moderne Algorithmen, die die Organe und Körperregionen automatisch auf dem Topogram erkennen, ermöglichen ein genaues anatomisches Abbild der Metallartefakt-Daten (Landkarte) für eine Körperregion-basierte Scan- und Rekonstruktionsplanung.
- – Das System wählt automatisch für die von Metallen betroffenen Körperregionen den optimalen (spezielle Scanmethoden bzw. Dual Energy bzw. monoenergetische Methoden) oder für die Rekonstruktion notwendige Filterkerne und iterative Rekonstruktionsmethoden zur Metallartefaktreduktion aus.
- – Zudem ermöglicht die Methode eine vom Anwender unabhängige, effiziente und zuverlässige Reduktion von Metallartefakten in Patienten bei CT- bzw. MRT-Untersuchungen, bei denen man vorher nicht weiß, ob der Patient Metalle in sich trägt.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine Draufsicht auf einen Patiententisch mit Pulsinduktionsspulen zur Metalldetektion, wobei die Tischplatte im eingefahrenen Zustand ist.
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2 eine Draufsicht auf einen solchen erfindungsgemäßen Patiententisch, wobei die Tischplatte in einem ausgefahrenen Zustand sich befindet, und
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3 im Prinzip diegleiche Darstellung wie 2, wobei eine Korrelation des Pulsinduktionsergebnisses mit dem Tomogramm des Patienten hergestellt wird.
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1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Patiententisch mit Pulsinduktionsspulen zur Metalldetektion. Hierbei ist die Tischplatte TP im eingefahrenen Zustand vorzufinden, d.h. in dieser Draufsicht oberhalb des die Tischplatte haltenden Tischunterteils TU. Des Weiteren ist der Körper K eines Patienten liegend auf der Tischplatte zu sehen, wobei im Körper eine Metallprothese, z.B. eine Endoprothese P, sich befindet. Es sind ein oder mehrere Pulsinduktionsspulen unter der Tischplatte bzw. unterhalb des Patienten im Tischunterteil angeordnet zur ortsgenauen Detektion von metallischen Objekten im Patienten.
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In 2 ist der erfindungsgemäße Patiententisch im ausgefahrenen Zustand sichtbar. Hierbei ist die Tischplatte in den Innenbereich I eines Bildaufnahmebereichs z.B. eines CT- bzw. MRT-Gerätes zu sehen. Zusätzlich sind auf der Tischplatte Marker M zu sehen, um den Patienten an der korrekten Stelle im Innenbereich des Bildaufnahmesystems korrekt zu positionieren. Bei der Strahlentherapieplanung gibt es solche Marker, die in den Tisch der CT’s als kleine Metallstücke integriert sind.
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Mit den CT/MR-Markern im Tisch kann das Magnetische 3D-Feld mit der genauen Lage des Patienten (auf dem Tisch mit Markern) korreliert (registriert) werden. Die Marken dienen auch einem mit dem CT- bzw. MR-Gerät verbundenen Bildsystem als Orientierung. Diese Marken sollten auch in der 3D-Aufnahme der Pulsinduktionsspulen zu sehen sein. Evtl. sind diese selbst als kleine Spulen ausgebildet. Diese wird vom Metalldetektor, wie auch vom Messsystem MR oder CT zur Lagekorrelation detektiert.
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In 3 ist zusätzlich zu 2 ein an der Tischplatte angebrachter Maßstab zu sehen, an dem der Anwender ablesen kann, an welcher Stelle sich das Metall im Körper befindet. Das Längenmaß kann durch eine Software am Monitor des Bildsystems ausgegeben werden und stellt das Ergebnis der Pulsinduktionsmessung im Bezug auf die Tischplatte mit Patienten dar.
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Des Weiteren werden die Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert:
Das Problem, Metalle und deren Position im Körper von nicht ansprechbaren oder unbewussten Metallträgern zu detektieren, wird mittels mehrerer Induktions−Spulen im Patiententisch gelöst. Hierbei werden mehrere Spulen (je mehr, je kleiner, desto höher die Spezifität), unter der Patiententischplatte (z.B. aus Carbon) verbaut. Diese sind stationär in einer Tischplattenhalterung bzw. im Tischunterteil verbaut und verbleiben bei herausfahrendem Tisch im hinteren, stationären Teil des Patiententisches. Dort detektieren sie, in hinterer Endlage des Tisches, die Metalle im Patienten durch Feldänderungen der Induktionsspulen. Bei den im Tisch verbauten Spulen handelt es sich im Wesentlichen um statisch arbeitende oder auch als Non−Motion-Metalldetektoren, welche auf dem "Pulse Induction Motion"− Prinzip (Puls-Induktion-Bewegungs-Prinzip) basieren.
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Bei diesem Verfahren werden kurze Magnetimpulse von der Suchspule ausgesendet, welche in leitfähigen Medien wie z.B. einem Metallobjekt Wirbelströme erzeugen. Die oben genannten Wirbelströme bleiben auch noch nach Abschalten des Magnetimpulses für einige Mikrosekunden in den Metallobjekten erhalten, weshalb sie während der zeitlich verzögerten Empfangsphase noch eindeutig von der nun als Empfangsspule arbeitenden Suchspule detektiert werden können. Hierzu sollte eine Elektronik anfallende Spannungsänderungen an der Spule hoch verstärken, von Störungen trennen und einem spannungsgesteuertem Oszillator zuführen, welcher durch eine Frequenzänderung das geortete Metall anzeigt. Ein zeitlich unterschiedliches Abklingverhalten der in den Metallen erzeugten Wirbelströme ermöglicht eine genauere Identifikation der georteten Metalle. Der Anwender ist somit in der Lage, anhand des Antwortsignals Position, Lage, Größe und in manchen Fällen auch Tiefe des georteten Metallobjektes nachzuweisen. Der integrierte Metalldetektor weißt eine hohe Empfindlichkeit für Edelmetalle, wie z.B. Gold, Silber, Kupfer und viele Legierungen auf. Metallunterscheidungen, sind durch das zeitliche Abklingverhalten der Wirbelströme in georteten Metallobjekten mit einem Zahlenwert zwischen 1 bis n angezeigt. Weiterhin kann Eisen von Nichteisenmetallen unterschieden werden. Die Metallunterscheidung ermöglicht eine Erkennung des zeitlichen Abklingverhaltens der Wirbelströme im Metall, die auf einem Display mit einem Zahlenwert z.B. zwischen 00 und 99 abgelesen werden kann. Der Wert der Abklingzeit erlaubt direkte Rückschlüsse auf die Metallart, weil er sich aus der Leitfähigkeit, der Permeabilität und der Größe des Metallobjektes ableitet. Zur eindeutigen Identifizierung von Eisen und Nichteisen ist ein weiteres spezielles Auswertungsverfahren möglich, welches zusammen mit Doppel D−Sonden funktioniert. Das Puls-Verfahren besitzt durch die technisch bedingte zeitliche Verzögerung zwischen Senden und Empfangen viele Vorteile. Es besteht eine zeitliche Entkopplung, welche eine besonders hohe Sendeleistung erlaubt und keine hohen Anforderungen an die mechanische Festigkeit der Spule stellt, weshalb nahezu unbegrenzte Suchspulengrößen Verwendung finden können. Mit steigender Suchspulengröße steigt auch die Suchtiefe für große Objekte an. Gleichzeitig nimmt die Empfindlichkeit für kleine Objekte ab, was in vielen Fällen erwünscht sein kann. Mittels der hier beschriebenen Verfahren ist es möglich, die Lage von Metallen und Nichteisen-Metallen im Körper des Patienten zu Detektieren und zu lokalisieren. Die Spezifität für die Lokalisierung ist direkt proportional zur Anzahl der Spulen und invers zu deren Durchmessern. Mit anderen Worten ausgedrückt, je kleiner und je mehr, desto genauer. Wohingegen die Sensitivität der "Puls Induction Methode" mit zunehmender Größe der Spulen zunimmt. Daher ist eine Kombination beider Methoden vorteilhaft. Eine große Spule detektiert überhaupt erst das Metall und die kleineren, vielen Spulen detektieren anhand dieses Signals dann die Lage und Position. Es können bei dem oben beschriebenen Verfahren jedoch auch andere Metalldetektoren zum Einsatz kommen, wie handelsüblichen Puls− Induktions− oder Sinus−, VLF−, TR− Metalldetektoren, welche jedoch Empfindlichkeitsverluste aufweisen können.
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Die hier beschriebene Methode kann auch korreliert werden mit einem CT-Topogramm, in welchem Metallartefakte als extrem hohe HU-Werte auffallen. Diese Methode ermöglicht die Detektion und Lokalisation von Metallartefakten vor dem Scan und vor dem Topogram. Wenn kein Topogramm vor dem Scan erstellt wird, wird die Metall−Landkarte auf einem Monitor angezeigt und die Korrelation zwischen Landkarte und Patient kann vom Anwender manuell durchgeführt werden. Als Hilfe dient ein Maßstab, welcher an/in der Seite des Tischbrettes eingelassen ist. Dabei wird angegeben bzw. angezeigt, auf welcher "Länge" am Tisch sich das Metall im Patienten befindet. Der Anwender kann diese Information für die Scan- und Rekonstruktionsplanung einfließen lassen.
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Sobald durch die Spule oder die Spulen der Ort und die Lage des oder der metallischen Objekte bekannt ist, werden diese im System gespeichert. Die Lage wird relativ zur Tischauflage aus Karbon gespeichert, unter diesem sich die Spulen in der hinteren Endlage befinden. Sobald nun das Topogramm (eine Projektion mit statischem CT bei sich bewegendem Tisch = Topogramm) des Patienten mit dem CT aufgenommen wird, ermöglichen metallische Markierungen im Tisch eine Korrelation der gemessenen Wirbelströme mit der gemessenen Anatomie. Relativ zu den Metallischen Markern M im Tischbrett aus Karbon kann ein Rechenprogramm die durch das Puls-Induktion-Verfahren gemessenen Wirbelströme mit dem Patienten-Topogram korrelieren bzw. registrieren (Überlagern). Dies ermöglicht auch, dass die Korrelation einzelner Körperregionen aus dem Topogramm gefunden werden können. So werden z.B. Kopf, Hals, Thorax, Abdomen, Pelvis, untere Extremitäten, Herz, Lunge, Niere, Wirbelsäule, bereits automatisch von dem Rechenprogramm mit Hilfe eines Algorithmus detektiert und benannt. Wählt nun ein Anwender ein Scanprotokoll für die Körperregion Thorax, so vergleicht das Rechnenprogramm die Werte der Zuordnung aus dem "Topogramm" mit der "Wirbelstrom Landkarte" und kann so dem Anwender ein geeignetes Scanprotokoll für diesen Untersuchungsabschnitt z.B. "Thorax" vorschlagen. Für die anderen zu untersuchenden Bereiche oder Körperregionen, in denen dieser Abgleich ebenfalls stattfindet, aber kein Metall gefunden wurde, werden die Standard-Scanprotokolle angewendet. Gleichzeitig hat die Metalldetektion aus dem Puls-Induktion-Verfahren (sowie den aus den potentiellen anderen Metalldetektions−Verfahren) Einfluss auf die Wahl den Rekonstruktionskern bzw. -Methode, z.B. gefilterte bzw. gewichtete Rückprojektion. So ist es möglich, in einer Körperregion mit Metall, z.B. der Hüfte, einen ein spezielles Metallartefakt reduzierenden Faltungskern mit passendem Filter zu wählen. Evtl. kann noch zusätzlich ein Iterative Rekonstruktions−Verfahren basierend auf Rohdaten angewendet werden. Wo hingegen bei den verbleibenden anderen Untersuchungen des Patienten, Abdomen und periphere Angiographie, bei denen kein Metall detektiert wurde, normale Standard-Rekonstruktionsparameter (zeitlich weniger Rechenaufwändige Verfahren) zum Einsatz kommen können.
