DE102014209831A1

DE102014209831A1 - Verfahren zum Ermitteln des Höhenunterschiedes eines Tischbrettes bei Belastung und CT-System

Info

Publication number: DE102014209831A1
Application number: DE102014209831.9A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Büttner; Christof Knöß
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2015-11-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des Höhenunterschiedes (∆h) eines Tischbrettes (3) bei Belastung, zumindest aufweisend die folgenden Schritte: Ermitteln eines ersten Abstandes (a1) zu einem Referenzpunkt (2) des Tischbrettes (3) ohne Belastung, Ermitteln eines zweiten Abstandes (a2) zu dem Referenzpunkt (2) des Tischbrettes (3) mit Belastung, Berechnen einer Differenz zwischen dem ersten Abstand (a1) und dem zweiten Abstand (a2), und Berechnen des Höhenunterschied (∆h) des Tischbrettes (3) aus der berechneten Abstandsdifferenz, wobei die Abstände (a1, a2) zu dem Referenzpunkt (2) mittels einer Kamera ermittelt werden. Weiter betrifft die Erfindung ein CT-System (C1), zumindest aufweisend einen Patiententisch (C8) mit einem Tischbrett (3) und eine Kamera, wobei mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens der Höhenunterschied (∆h) des Tischbrettes (3) ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des Höhenunterschiedes eines Tischbrettes bei Belastung und ein CT-System hierfür.
Während einer Untersuchung mit einem CT-System befindet sich der Patient auf einer entlang der Systemachse durch das Messfeld in der Gantry verschiebbaren Liege, auch Patiententisch genannt. Durch das Gewicht des Patienten wird das Tischbrett des Patiententisches mehr oder weniger stark durchgebogen, was zu Schwierigkeiten bei der Bildinterpretation und Ungenauigkeit bei nachgelagerten Untersuchungen führen kann.
Bisher wurde dieses Problem gelöst, indem das Tischbrett so steif wie möglich konstruiert wurde, um eine minimale Krümmung des Tischbrettes und somit einen minimalen Höhenunterschied zu erreichen. Alternativ sind bereits Verfahren bekannt, mit denen die Krümmung in Abhängigkeit des zuvor separat gemessenen oder mittels einer Sensorik am Patiententisch gemessenen Patientengewichtes ermittelt werden kann.
Die Druckschrift EP 1 994 959 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Positionskorrektur eines Patiententisches für eine zielgerichtete Bestrahlung eines Patienten. Gemäß diesem Verfahren wird die Krümmung des Tischbrettes anhand des vom Bediener angegebenen Patientengewichtes und der jeweiligen Tischposition bestimmt. Die Position des Patiententisches kann dann nach Maßgabe der errechneten Krümmung für eine zielgerichtete Bestrahlung angepasst werden.
Weiter beschreibt die Druckschrift DE 10 2010 023 033 A1 einen Patiententisch und ein Verfahren zur Ermittlung der Krümmung des Tischbrettes, bei dem die Krümmung anhand des von einer Sensorik in dem Patiententisch gemessenen Patientengewichtes und der jeweiligen Tischposition bestimmt wird.
Aus der Druckschrift DE 10 2004 061 591 B3 ist noch ein Verfahren zur Ermittlung der Krümmung des Tischbrettes eines Patiententisches bekannt, wobei die Krümmung direkt durch das bildgebende CT-System bestimmt wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren zur Ermittlung des Höhenunterschiedes des Tischbrettes eines Patiententisches in einem CT-System bei Belastung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
Die Erfinder haben erkannt, dass auf einfache Art und Weise der Höhenunterschied des Tischbrettes eines Patiententisches in einem CT-System mittels einer Kamera ermittelt werden kann. Der Höhenunterschied ergibt sich dabei aus einem Vergleich der Position des Tischbrettes ohne Belastung mit der Position des Tischbrettes mit Belastung, zum Beispiel durch einen Patienten.
Mit Hilfe der Kamera besteht die Möglichkeit, einen Abstand zu Referenzpunkten, beispielsweise auf dem Tischbrett selbst, zu bestimmen. Diese Abstände werden sowohl ohne Belastung als auch mit Belastung des Tischbrettes bestimmt. Aus dem Vergleich der Abstände von der Kamera zu den Referenzpunkten kann der Höhenunterschied des Tischbrettes ermittelt werden. Der Abstand zu dem Referenzpunkt ohne Belastung kann beispielsweise im Rahmen einer Inbetriebnahme oder Justageprozedur des CT-Systems einmalig bestimmt und für weitere Anwendungen wiederverwendet werden. Bei nachfolgenden Untersuchungen mit dem CT-System kann dann die Tischposition entsprechend korrigiert werden. Abhängig von deren Positionierung relativ zu dem Tischbrett, kann als Kamera entweder eine herkömmliche Kamera oder eine 3D-Kamera verwendet werden.
Demgemäß schlagen die Erfinder ein Verfahren zum Ermitteln des Höhenunterschiedes eines Tischbrettes, insbesondere eines Patiententisches eines CT-Systems, bei Belastung vor, zumindest aufweisend die folgenden Schritte: Ermitteln eines ersten Abstandes zu einem Referenzpunkt des Tischbrettes ohne Belastung, Ermitteln eines zweiten Abstandes zu dem Referenzpunkt des Tischbrettes mit Belastung, Berechnen einer Differenz zwischen dem ersten Abstand und dem zweiten Abstand, und Berechnen des Höhenunterschied des Tischbrettes aus der berechneten Abstandsdifferenz, wobei die Abstände zu dem Referenzpunkt mittels einer Kamera ermittelt werden.
Vorteilhafterweise können mittels der Kamera auf einfache Art und Weise Abstände ermittelt werden. Die Abstände zu dem Referenzpunkt beziehen sich im Folgenden stets auf die direkte Entfernung zwischen der Kamera und dem Referenzpunkt. Bei einer Belastung hängt in einer ausgefahrenen Position des Tischbrettes dessen frei-schwebendes, vorderes Ende tiefer als ohne Belastung. Folglich ist der Abstand zum Referenzpunkt während einer Belastung des Tischbrettes größer als ohne Belastung. Aus der Differenz der Abstände zum Referenzpunkt wird erfindungsgemäß der Höhenunterschied des Tischbrettes berechnet. Dieser ist an dem vordersten Ende des Tischbrettes maximal. Weiterhin nimmt der Höhenunterschied zu, je größer die Belastung des Tischbrettes ist, also beispielsweise durch einen schwereren Patienten. Für nachfolgende Untersuchungen kann die Höhe des Tischbrettes beziehungsweise des Patiententisches in Abhängigkeit des Höhenunterschiedes angepasst werden.
Die Kamera wird vorteilhafterweise oberhalb des Patiententisches angeordnet. Wird eine herkömmliche Kamera verwendet, eignet sich besonders eine seitlich versetzte Anordnung der Kamera oberhalb des Tischbrettes. Mit der Kamera werden dann unter einem bestimmten Winkel die Abstände zu den Referenzpunkten bestimmt und der Höhenunterschied ermittelt.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht die Verwendung einer 3D-Kamera vor. Vorteilhafterweise kann die 3D-Kamera direkt über dem Patiententisch, also annähernd senkrecht über einer Längsachse des Tischbrettes, positioniert werden, da im Gegensatz zu einer herkömmlichen Kamera auch auf diese Weise die Abstände zu den Referenzpunkten ermittelt werden können. Eine seitlich versetzte Positionierung der 3D-Kamera liegt selbstverständlich auch im Rahmen der Erfindung.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Abstände zu dem Referenzpunkt während einer Bewegung des Tischbrettes ermittelt. Die Bewegung des Tischbrettes erfolgt vorzugsweise entlang der z-Achse des CT-Systems, beispielsweise vor oder zurück. Hierbei wird also vorteilhafterweise die Bewegung des Referenzpunktes verfolgt beziehungsweise eine Verfahrkurve des Referenzpunktes aufgenommen. Erfindungsgemäß wird die Verfahrkurve des Referenzpunktes sowohl ohne Belastung des Tischbrettes als auch mit Belastung des Tischbrettes ermittelt. Vorteilhafterweise wird das Tischbrett so weit ausgefahren, dass es, wie bei nachfolgenden CT-Untersuchungen, zumindest in die Gantry des CT-Systems hineinreicht beziehungsweise teilweise durch die Gantry durchgefahren ist.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Abstände zu dem Referenzpunkt in einer ausgefahrenen Situation des Tischbrettes ermittelt, also nach einer in z-Richtung erfolgten Bewegung. Die Ermittlung der Abstände erfolgt demnach in einer statischen Situation. Erfindungsgemäß werden die Abstände sowohl ohne Belastung des Tischbrettes als auch mit Belastung des Tischbrettes ermittelt. Der Referenzpunkt des Tischbrettes befindet sich dabei vorzugsweise innerhalb der Gantry des CT-Systems.
Noch eine Ausführungsform sieht eine Kombination dieser voranstehenden Methoden zur Ermittlung der Abstände vor. Hierbei wird zuerst eine Verfahrkurve des Referenzpunktes ohne Belastung des Tischbrettes ermittelt. Aus dieser Verfahrkurve kennt der Benutzer den Abstand zum Referenzpunkt an jeder Position während des Ausfahrens des Tischbrettes, sodass der Abstand zum Referenzpunkt mit Belastung ermittelt werden kann.
Als Referenzpunkt können verschiedene Punkte verwendet werden. In einer einfachen Variante wird ein Referenzpunkt auf beziehungsweise an dem Tischbrett selbst verwendet. Hierbei befindet sich der Referenzpunkt vorteilhafterweise an einer Stelle des Tischbrettes, welche bei Belastung, das heißt durch einen Patienten, nicht verdeckt wird. Besonders eignen sich hierfür Referenzpunkte an einem vordersten Ende oder einem seitlichen Rand des Tischbrettes. Alternativ kann als Referenzpunkt ein Punkt in einem Bild des Tischbrettes von der 3D-Kamera verwendet werden. Ebenso kann ein Punkt in einem Kalibrierungsschnitt der Kamera verwendet werden.
Die Erfinder schlagen noch ein CT-System vor, zumindest aufweisend einen Patiententisch mit einem Tischbrett und eine Kamera, wobei mittels des vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens der Höhenunterschied des Tischbrettes ermittelt wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Es werden folgende Bezugszeichen verwendet: 1: 3D-Kamera; 2: Referenzpunkt; 3: Tischbrett; a1: erster Abstand; a2: zweiter Abstand; C1: CT-System; C2: erste Röntgenröhre; C3: erster Detektor; C4: zweite Röntgenröhre (optional); C5: zweiter Detektor (optional); C6: Gantrygehäuse; C7: Patient; C8: Patiententisch; C9: Systemachse; C10: Rechen- und Steuereinheit; Prg₁ bis Prg_n: Computerprogramme; ∆h: Höhenunterschied des Tischbrettes.
Es zeigen im Einzelnen:
1: eine schematische Darstellung eines CT-Systems mit Recheneinheit,
2: eine schematische Querschnittsdarstellung des CT-Systems gemäß der 1 mit einem unbelasteten Tischbrett;
3: eine schematische Querschnittsdarstellung des CT-Systems gemäß der 1 mit dem belasteten Tischbrett und
4: ein schematisches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die 1 zeigt ein beispielhaftes CT-System C1. Das CT-System C1 umfasst ein Gantrygehäuse C6, in dem sich eine hier nicht näher dargestellte Gantry befindet, an der eine erste Röntgenröhre C2 mit einem gegenüberliegenden ersten Detektor C3 befestigt ist. Optional ist ein zweite Röntgenröhre C4 mit einem zweiten gegenüberliegenden Detektor C5 vorgesehen.
Ein Patient C7 befindet sich auf einem in Richtung der Systemachse C9 verschiebbaren Tischbrett 3 eines Patiententisches C8, mit dem er während der Abtastung mit der Röntgenstrahlung kontinuierlich oder sequentiell entlang der Systemachse C9 durch ein Messfeld zwischen den Röntgenröhren C2 und C4 und den jeweils zugeordneten Detektoren C3 und C5 geschoben werden kann. Dieser Vorgang wird durch eine Rechen- und Steuereinheit C10 mit Hilfe von Computerprogrammen Prg₁ bis Prg_n gesteuert.
Erfindungsgemäß kann der Höhenunterschied des Tischbrettes 3 aufgrund des Gewichtes des Patienten C8 mittels einer 3D-Kamera ermittelt werden, siehe auch 2 und 3.
Die 2 und 3 zeigen jeweils das CT-System C1 der 1 in einer schematischen Querschnittsdarstellung. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Auf eine detaillierte Beschreibung dieser Bauteile wird daher verzichtet.
Senkrecht über dem Patiententisch C8 befindet sich eine 3D-Kamera 1. Mittels dieser 3D-Kamera 1 wird der Abstand a1 beziehungsweise a2 zu einem Referenzpunkt 2 auf dem Tischbrett 3 ermittelt. Der Referenzpunkt 2 befindet sich an einem, in z-Richtung betrachtet, vorderen Ende des Tischbrettes 3, wobei der Referenzpunkt 2 in der hier gezeigten ausgefahrenen Situation des Patiententisches C8 im Messfeld der Gantry positioniert ist.
In einem Schritt wird der Abstand a1 zwischen der 3D-Kamera 1 und dem Referenzpunkt 2 ohne Belastung des Tischbrettes 3 ermittelt, also ohne dass sich ein Patient auf dem Patiententisch C8 befindet. Dies ist in der 2 dargestellt. In einem anderen Schritt wird der Abstand a2 mit Belastung des Patiententisches C8 durch einen Patienten C7 ermittelt, siehe 3. Durch das Eigengewicht des Patienten C7 senkt sich das vordere Ende des Tischbrettes 3 in Richtung Boden ab, sodass das vordere, im Messfeld befindliche Ende tiefer liegt als der restliche Bereich des Tischbrettes 3. Zur Verdeutlichung des Absenkens des Tischbrettes 3 ist die Position des unbelasteten Tischbrettes 3 gestrichelt dargestellt. Mittels einer Berechnung der Differenz der jeweiligen Abstände a1 und a2 zu dem Referenzpunkt 2 wird der Höhenunterschied ∆h des Tischbrettes 3 berechnet, welcher dann wiederum bei nachfolgenden Untersuchungen berücksichtigt werden kann.
Die 4 zeigt ein beispielhaftes schematisches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Schritt S1 wird der Abstand a1 von der 3D-Kamera 1 zu dem Referenzpunkt 2 bei unbelastetem Tischbrett 3 ermittelt. Als nächsten Schritt S2 wird der Abstand a2 zu dem Referenzpunkt 2 bei belastetem Tischbrett 3 ermittelt. Anschließend wird in einem weiteren Schritt S3 die Differenz der Abstände a1 und a2 berechnet, aus welcher in einem Schritt S4 der Höhenunterschied ∆h des Tischbrettes 3 ermittelt wird.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1994959 A1 [0004]
DE 102010023033 A1 [0005]
DE 102004061591 B3 [0006]

Claims

Verfahren zum Ermitteln des Höhenunterschiedes (∆h) eines Tischbrettes (3), insbesondere eines Patiententisches (C8) eines CT-Systems (C1), bei Belastung, zumindest aufweisend die folgenden Schritte: 1.1. Ermitteln eines ersten Abstandes (a1) zu einem Referenzpunkt (2) des Tischbrettes (3) ohne Belastung, 1.2. Ermitteln eines zweiten Abstandes (a2) zu dem Referenzpunkt (2) des Tischbrettes (3) mit Belastung, 1.3. Berechnen einer Differenz zwischen dem ersten Abstand (a1) und dem zweiten Abstand (a2), und 1.4. Berechnen des Höhenunterschied (∆h) des Tischbrettes (3) aus der berechneten Abstandsdifferenz, wobei 1.5. die Abstände (a1, a2) zu dem Referenzpunkt (2) mittels einer Kamera ermittelt werden.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera oberhalb des Patiententisches (C8) angeordnet wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Kamera eine 3D-Kamera (1) verwendet wird.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die 3D-Kamera (1) senkrecht über dem Patiententisch (C8) angeordnet wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände (a1, a2) zu dem Referenzpunkt (2) während einer Bewegung des Tischbrettes (3) ermittelt werden.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände (a1, a2) zu dem Referenzpunkt (2) in einer ausgefahrenen Situation des Tischbrettes (3) ermittelt werden.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzpunkt (2) ein Punkt auf einem vorderen Ende des Tischbrettes (3) verwendet wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzpunkt (2) ein Punkt in einem Bild des Tischbrettes (3) von der 3D-Kamera (1) verwendet wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzpunkt (2) ein Punkt in einem Kalibrierungsschnitt der Kamera (1) verwendet wird.
CT-System (C1), zumindest aufweisend einen Patiententisch (C8) mit einem Tischbrett (3) und eine Kamera, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 9 zur Ermittlung des Höhenunterschiedes (∆h) des Tischbrettes (3) durchführbar ist.