DE102014219434A1

DE102014219434A1 - Device and method for a diagnostic device

Info

Publication number: DE102014219434A1
Application number: DE102014219434.2A
Authority: DE
Inventors: Niko Köster
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2016-03-31

Abstract

Bei dieser Vorrichtung und dem dazugehörigen Verfahren wird vor der Erstellung einer Röntgenaufnahme eine Messeinheit wie beispielsweise zur automatischen Belichtungsmessung auf der Oberfläche eines Röntgendetektors positioniert und eine Kalibrierung mit mindestens einem als Piezoelement ausgebildeten Justierelementes durchgeführt.In this apparatus and the associated method, a measuring unit, such as for example for automatic exposure measurement, is positioned on the surface of an X-ray detector and a calibration carried out with at least one adjusting element designed as a piezoelement prior to the creation of an X-ray image.

Description

In der Radiologie werden je nach Anwendungsfall Röntgenstrahlen zu diagnostischen Zwecken verwendet. Während bei der Radiologie beispielsweise der menschliche Körper nur für ein Röntgenbild oder eine Folge von Röntgenbildern mit Röntgenstrahlen durchleuchtet wird, werden bei der Fluoroskopie Röntgenstrahlen in einem begrenzten Zeitraum für eine kontinuierliche Betrachtung beispielsweise von Vorgängen im menschlichen Körper verwendet. In radiology, depending on the application, X-rays are used for diagnostic purposes. For example, in radiology, while the human body is X-rayed only for an X-ray image or a sequence of X-ray images, in fluoroscopy X-rays are used for a continuous period of time for continuous viewing of, for example, processes in the human body.

Diagnostikgeräte, insbesondere Röntgengeräte für die Radiologie, welche für die Aufnahme von Einzelbildern entwickelt wurden besitzen eine Messeinheit zur automatischen Dosisregelung um eine von dem zu untersuchenden Objekt unabhängige Detektoreingangsdosis zu erreichen. Die Messeinheit zur automatischen Dosisregelung ist unmittelbar vor dem Röntgendetektor angeordnet und misst die applizierte Röntgendosis in Echtzeit. Das Röntgengerät ist dadurch von sich aus in der Lage, den Röntgengenerator bei Erreichen einer vorbestimmbaren Röntgendosis abzuschalten. Diagnostic devices, in particular X-ray devices for radiology, which have been developed for taking individual images have a measuring unit for automatic dose control in order to achieve an independent of the object to be examined detector input dose. The automatic dose regulation measuring unit is arranged directly in front of the X-ray detector and measures the applied X-ray dose in real time. As a result, the X-ray device is able to switch off the X-ray generator when a predeterminable X-ray dose is reached.

Mit einem weiteren Diagnostikgerät, insbesondere bei Röntgensystemen für fluoroskopische Anwendungen wird eine kontinuierliche Röntgenbildserie von einem Objekt aufgenommen. Bei der Fluoroskopie ist die für eine Aufnahme verwendete Röntgendosis von Bild zu Bild regelbar um eine optimale Belichtung für den Röntgendetektor zu erreichen. Für die Einstellung der Röntgendosis bei der Fluoroskopie wird keine weitere Messeinheit zur Dosisregelung benötigt. With a further diagnostic device, in particular in X-ray systems for fluoroscopic applications, a continuous X-ray image series of an object is recorded. In fluoroscopy, the X-ray dose used for a recording is adjustable from image to image in order to achieve an optimum exposure for the X-ray detector. For the adjustment of the X-ray dose in the fluoroscopy no further measuring unit for dose control is needed.

Neben den oben aufgeführten Einzelsystemen für Radiographie und Fluoroskopie gibt es Diagnostikgeräte bei denen je nach Bedarf entweder eine fluoroskopische Anwendung durchführbar oder eine radiologische Anwendung für ein Röntgenbild oder eine Folge von Röntgenbildern auswählbar ist. In addition to the individual systems for radiography and fluoroscopy listed above, there are diagnostic devices in which, depending on requirements, either a fluoroscopic application can be carried out or a radiological application for an X-ray image or a sequence of X-ray images can be selected.

Für ein Diagnostikgerät mit dem sowohl einzelne Röntgenbilder erstellbar wie auch eine Fluoroskopie möglich ist, weisen jedoch den Nachteil auf, dass unmittelbar auf der Detektoroberfläche des Röntgendetektors eine Messeinheit zur automatischen Dosisregelung für die Erstellung von Röntgenbildern angeordnet ist. Diese Messeinheit zur automatischen Dosisregelung wird auch als Automatic-Exposure-Control-Einheit oder AEC-Kammer bezeichnet. Diese Messeinheit bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass diese eine Absorption von Röntgenstrahlen verursacht und dadurch ein anzulegendes Röntgenbild keine optimale Belichtung erhält. Um diese Verschlechterung auszugleichen wird die Röntgendosis für eine Röntgenaufnahme oder bei der Fluoroskopie um diesen Absorptionswert erhöht. Dies bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass das zu untersuchende Objekt jedoch einer erhöhten Strahlenbelastung ausgesetzt wird. Neben einer für den Patienten erhöhten Strahlenbelastung bedeutet dies auch eine zusätzliche Strahlenbelastung für den behandelnden Arzt. However, for a diagnostic device with which both individual X-ray images can be generated and fluoroscopy is possible, the disadvantage is that a measuring unit for automatic dose control for the production of X-ray images is arranged directly on the detector surface of the X-ray detector. This automatic dose control unit is also referred to as Automatic Exposure Control Unit or AEC Chamber. However, this measuring unit has the disadvantage that it causes an absorption of X-rays and thus an X-ray image to be applied does not receive optimal exposure. To compensate for this deterioration, the X-ray dose for an X-ray or fluoroscopy is increased by this absorption value. However, this has the disadvantage that the object to be examined, however, is exposed to increased radiation exposure. In addition to increased radiation exposure for the patient, this also means additional radiation exposure for the attending physician.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Diagnostikgerät derart auszugestalten das die Strahlenbelastung für den Patienten und den behandelnden Arzt verringerbar ist. The object of the invention is to design a diagnostic device such that the radiation exposure for the patient and the attending physician can be reduced.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 oder 9 gelöst. The object is solved by the features of patent claim 1 or 9.

Die Vorrichtung und das dazugehörige Verfahren ist derart ausgebildet, dass eine Messeinheit auf einem Röntgendetektor eines mit einer Röntgenquelle und einem Röntgendetektor gebildeten Diagnostikgerätes, beispielsweise für eine automatische Belichtungsregelung zur Erstellung eines Röntgenbildes positioniert wird. The device and the associated method is designed such that a measuring unit is positioned on an X-ray detector of a diagnostic device formed with an X-ray source and an X-ray detector, for example for an automatic exposure control for producing an X-ray image.

Beim Gegenstand der Erfindung wird eine bewegbare Messeinheit vorgeschlagen, wobei die Feinjustierung mittels Piezokristallen erfolgt. Während einer Fluoroskopie kann die Messeinheit aus dem Strahlengang mit Stellmotoren herausgefahren oder herausgenommen werden. Nur wenn der Benutzer im Radiographiemodus das Diagnostikgerät betreibt, wird die Messeinheit im Strahlengang d.h. unmittelbar auf dem Detektor positioniert. The subject of the invention, a movable measuring unit is proposed, wherein the fine adjustment is carried out by means of piezo crystals. During a fluoroscopy, the measuring unit can be moved out of the beam path with servomotors or removed. Only when the user is operating the diagnostic device in the radiographic mode does the measuring unit in the beam path, i.e., the diagnostic device, become operative. positioned directly on the detector.

Der Gegenstand der Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Strahlenbelastung bei der Fluoroskopie für den Patienten und behandelnden Arzt reduziert wird. The object of the invention has the advantage that the radiation exposure during fluoroscopy for the patient and the attending physician is reduced.

Nachfolgend wird der Gegenstand anhand von Figuren näher erläutert. The article will be explained in more detail with reference to figures.

1 ein Diagnostikgerät mit einer automatischen Belichtungsmesseinheit, 1 a diagnostic device with an automatic exposure measuring unit,

2 ein Diagnostikgerät ohne Messeinheit, 2 a diagnostic device without measuring unit,

3 eine Detailansicht und 3 a detail view and

4 eine weitere Detailansicht. 4 another detail view.

Bei dieser Vorrichtung und dem dazugehörigen Verfahren wird vor der Erstellung einer Röntgenaufnahme eine Messeinheit beispielsweise zur automatischen Belichtungsmessung auf der Oberfläche eines Röntgendetektors positioniert und eine Kalibrierung mit mindestens einem als Piezoelement ausgebildeten Justierelementes durchgeführt. In this apparatus and the associated method, a measuring unit is positioned on the surface of an X-ray detector, for example for automatic exposure measurement, and a calibration is carried out with at least one adjusting element designed as a piezoelement prior to the production of an X-ray image.

In 1 ist ein Schema eines Diagnostikgerätes abgebildet. Dieses Diagnostikgerät R ist in dieser schematischen Ausprägung ein mit einer Röntgenquelle RQ sowie einem Röntgendetektor RD ausgebildetes Röntgensystem R. Zwischen Röntgenquelle RQ und Röntgendetektor RD ist unmittelbar auf der Oberseite des Röntgendetektors RD eine Messeinheit AEC für eine Röntgendosismessung angeordnet. Zwischen dem Röntgendetektor RD und der Messeinheit AEC für die Röntgendosismessung ist das Objekt O für eine Röntgenaufnahme positioniert. Die Messeinheit AEC kann auch als AEC-Kammer bezeichnet werden. In 1 is a schematic of a diagnostic device shown. This diagnostic device R is in In this schematic embodiment, an X-ray system R formed with an X-ray source RQ and an X-ray detector RD is arranged between the X-ray source RQ and the X-ray detector RD on the upper side of the X-ray detector RD for a X-ray dose measurement unit AEC. The object O for X-ray exposure is positioned between the X-ray detector RD and the measuring unit AEC for the X-ray dose measurement. The AEC measuring unit can also be referred to as the AEC chamber.

In 2 ist das in 1 gezeigte Diagnostikgerät R lediglich mit einer Röntgenquelle RQ und einem Röntgendetektor RD abgebildet. Dieses schematisch dargestellte Diagnostikgerät R weist keine Messeinheit für die Röntgendosismessung auf. In dieser gezeigten Ausgestaltung wird das Diagnostikgerät R als Fluoroskopiegerät betrieben. In 2 is that in 1 shown diagnostic device R shown only with an X-ray source RQ and an X-ray detector RD. This schematically illustrated diagnostic device R has no measuring unit for X-ray dose measurement. In this illustrated embodiment, the diagnostic device R is operated as a fluoroscopic device.

In 3 ist eine Teilansicht von einer Messeinheit AEC und eines Röntgendetektors RD mit einer Positioniereinheit MA, PE gezeigt. In dieser Ausgestaltung ist die Messeinheit AEC mittels mechanischer am Rand bzw. außerhalb des Röntgendetektors RD angeordneter Gleitelemente GE verschiebbar. Die Messeinheit AEC wird während einer Fluoroskopieanwendung von der Detektoroberfläche DO mittels eines Stellmotors gefahren oder manuell geschoben. Ein Abnehmen der Messeinheit AEC ist ebenfalls möglich. Ist die Messeinheit AEC abnehmbar ausgestaltet, wird diese vor einer Fluoroskopieanwendung von der Oberfläche des Röntgendetektors genommen und vor einer Röntgenaufnahme wieder in die dafür vorgesehenen Führungselemente eingesetzt und arretiert. Eine Präzisierung der Ausrichtung der Messeinheit AEC auf der Detektoroberfläche DO erfolgt mit mindestens einer Positionierungseinheit MA, PE. Die oben angeführte Ausführungsvariante bei der die Messeinheit AEC von der Röntgendetektoroberfläche DO entfernt oder auf der Detektoroberfläche DO positioniert wird erfolgt beispielsweise mittels u-förmig oder schienenförmig, ausgebildeter Gleitelemente GE. Diese Gleitelemente GE sind am Rand des Röntgendetektors RD angeordnet. Gezeigt in der 3 sind eine erste und zweite Positionierungseinheit MA, PE. Mit der ersten Positionierungseinheit MA erfolgt eine erste Ausrichtung der Messeinheit AEC und mit der zweiten Positionierungseinheit PE eine Justierung der Messeinheit AEC zu den unter dieser liegenden matrixförmig angeordneten Bildpunkten eines als Flachdetektors ausgebildeten Röntgendetektors RD. Mittels der ersten Positioniereinheit MA kann die bewegbare Messeinheit AEC oberhalb des Röntgendetektors RD grob positioniert werden. Eine Ausrichtung der ersten Positioniereinheit MA kann mittels mechanisch ausgebildeter oder elektronisch steuerbarer in die erste Positioniereinheit MA integrierte Justierschrauben erfolgen. Eine Feinjustierung, das heißt eine Ausrichtung anhand der Orientierung der Bildpunkte des Röntgendetektors RD erfolgt in der sich in x- und y-Richtung ersteckenden Detektoroberfläche DO, erfolgt mit der zweiten Positioniereinheit PE. Diese zweite Positioniereinheit PE gliedert sich in einem ersten Teil PE1 und in einen zweiten Teil PE2. Der erste Teil PE1 der zweiten Positioniereinheit PE besteht aus mindestens einem Mess- und Justierelement ME, JE. In dem zweiten Teil PE2 der zweiten Positioniereinheit PE ist mindestens eine Referenzeinheit RE ausgebildet. In dieser Referenzeinheit RE ist ein Referenzlaser angeordnet. Der erste Teil PE1 der zweiten Positioniereinheit PE ist am Rand bzw. an der zur ersten Positioniereinheit MA weisenden Kante der beweglich anordenbaren Messeinheit AEC angeordnet. Der zweite Teil PE2 der zweiten Positioniereinheit PE ist ebenso an der zur ersten Positioniereinheit MA weisenden Kante des Röntgendetektors RD angeordnet. Als Messelement ME kann ein optisches Messelement mit einer Mehrzahl von Photodetektorelementen verwendet werden. Als Justierelement JE können zur Feinjustierung Piezoelemente verwendet werden. In 3 is a partial view of a measuring unit AEC and an X-ray detector RD with a positioning unit MA, PE shown. In this embodiment, the measuring unit AEC is displaceable by means of mechanical sliding elements GE arranged on the edge or outside of the X-ray detector RD. The measuring unit AEC is moved by a servomotor during a fluoroscopy application of the detector surface DO or manually pushed. It is also possible to remove the measuring unit AEC. If the measuring unit AEC is designed to be removable, it is removed from the surface of the X-ray detector before a fluoroscopy application and then inserted and locked in the guide elements provided for this purpose before an X-ray image is taken. A refinement of the alignment of the measuring unit AEC on the detector surface DO is carried out with at least one positioning unit MA, PE. The above-mentioned embodiment variant in which the measuring unit AEC is removed from the X-ray detector surface DO or positioned on the detector surface DO takes place, for example, by means of U-shaped or rail-shaped sliding elements GE. These sliding elements GE are arranged on the edge of the X-ray detector RD. Shown in the 3 are a first and second positioning unit MA, PE. With the first positioning unit MA, a first alignment of the measuring unit AEC and with the second positioning unit PE an adjustment of the measuring unit AEC to the lying below this matrix-shaped pixels of a flat detector designed as X-ray detector RD. By means of the first positioning unit MA, the movable measuring unit AEC can be roughly positioned above the X-ray detector RD. An alignment of the first positioning unit MA can take place by means of mechanically configured or electronically controllable adjusting screws integrated into the first positioning unit MA. A fine adjustment, that is to say an orientation based on the orientation of the pixels of the X-ray detector RD, takes place in the detector surface DO which extends in the x and y directions, is effected with the second positioning unit PE. This second positioning unit PE is divided into a first part PE1 and a second part PE2. The first part PE1 of the second positioning unit PE consists of at least one measuring and adjusting element ME, JE. At least one reference unit RE is formed in the second part PE2 of the second positioning unit PE. In this reference unit RE, a reference laser is arranged. The first part PE1 of the second positioning unit PE is arranged on the edge or on the edge of the movably arranged measuring unit AEC facing the first positioning unit MA. The second part PE2 of the second positioning unit PE is likewise arranged on the edge of the X-ray detector RD facing the first positioning unit MA. As measuring element ME, an optical measuring element with a plurality of photodetector elements can be used. As adjustment element JE piezo elements can be used for fine adjustment.

In 4 ist der erste Teil PE1 und zweite Teil PE2 der zweiten Positioniereinheit PE übereinander in einer sogenannten Justierposition ausgerichtet. In dieser Stellung wird der Laser des Referenzlasers durch mindestens einen Photodetektor des Messelementes ME aus dem ersten Teil PE1 der zweiten Positioniereinheit PE detektiert und aufgrund der gemessenen Ist-Position die Ansteuerung des oder der Justierelemente JE eine Feinjustierung der beweglichen Messeinheit AEC durchführt, sodass diese sich am Ende des Justierprozesses in einer Soll-Position befindet. Ist eine Feinjustierung der beweglichen Messeinheit AEC abgeschlossen, kann diese mit Arretiermitteln die in den schienenförmigen Gleitelementen GE angeordnet sind fixiert werden. Die Erfindung bringt neben dem Vorteil einer hohen mechanischen Genauigkeit den weiteren Vorteil mit sich, dass mit dieser eine Kalibrierung des Röntgendetektors RD erreichbar ist. Die erreichte Genauigkeit liegt dabei im Bereich von kleiner +/–100µm. Um diese Genauigkeit reproduzierbar zu erreichen, wird die Messeinheit AEC in einer ersten Ausführungsvariante in einem ersten Schritt mittels Stellmotoren in eine Art Wirkverbindung mit der ersten Positioniereinheit MA gebracht. Nachdem die Messeinheit AEC mit dieser ersten Positioniereinheit MA in Verbindung gebracht wurde, wird eine Feinpositionierung mit im ersten Teil PE1 der zweiten Positioniereinheit PE angeordneten Piezoelementen PE durchgeführt. Zur Steuerung und Kontrolle der Positionierung sind der Referenzlaser RE und eine Foto-Detektoreinheit vorgesehen. Die Messergebnisse werden zur Ansteuerung der Piezoelemente umgesetzt. Ist aufgrund der Genauigkeit der Mechanik auch eine nachträgliche Feinausrichtung oder Feinpositionierung in den Achsen die sich auch diagonal zur Bewegungsrichtung und der Ebene der Messeinheit AEC erstecken nötig, kann dies auch mit der beschriebenen aktiven Regelung, wie zuvor beschrieben, gelöst werden. Die Vorrichtungen zu Feinjustierung zur x-, y-Ausrichtung und z-Ausrichtung der Messeinheit AEC können jeweils an den Kanten zwischen am Rand der Messeinheit AEC angeordnet sein. Nachdem der Nutzer die bewegliche Messeinheit AEC nicht mehr benötigt, wird diese wieder aus dem Strahlengang entfernt. Die beschriebene Vorrichtung zur Positionierung/Justierung kann für jegliche Objekte bzw. Messeinheiten verwendet werden. Denkbar ist auch eine für eine Röntgenaufnahme zu verwendende Messeinheit oder ein spezielles Objekt das temporär in den Strahlenkegel einzufügen und dort zu justieren ist. In 4 the first part PE1 and second part PE2 of the second positioning unit PE are aligned one above the other in a so-called adjustment position. In this position, the laser of the reference laser is detected by at least one photodetector of the measuring element ME from the first part PE1 of the second positioning unit PE and due to the measured actual position, the control of the or the adjusting JE performs a fine adjustment of the movable measuring unit AEC, so that they themselves is in a desired position at the end of the adjustment process. Is a fine adjustment of the movable measuring unit AEC completed, this can be fixed with locking means which are arranged in the rail-shaped sliding GE. In addition to the advantage of high mechanical accuracy, the invention has the further advantage that a calibration of the X-ray detector RD can be achieved therewith. The achieved accuracy is in the range of less than +/- 100μm. To achieve this accuracy reproducible, the measuring unit AEC is brought in a first embodiment in a first step by means of servomotors in a kind of operative connection with the first positioning unit MA. After the measuring unit AEC has been brought into connection with this first positioning unit MA, a fine positioning is carried out with piezoelements PE arranged in the first part PE1 of the second positioning unit PE. To control and control the positioning of the reference laser RE and a photo-detector unit are provided. The measurement results are converted to control the piezo elements. If, due to the accuracy of the mechanism, a subsequent fine alignment or fine positioning in the axes which also extend diagonally to the direction of movement and the plane of the measuring unit AEC, this can also be achieved with the described active control, as described above. The devices for fine adjustment for x-, y-orientation and z-orientation of the measuring unit AEC can each be arranged at the edges between the edge of the measuring unit AEC. After the user no longer needs the movable measuring unit AEC, it is removed from the beam path again. The described device for positioning / adjustment can be used for any objects or measuring units. It is also conceivable to use a measuring unit to be used for an X-ray or a special object to be temporarily inserted in the cone of rays and to be adjusted there.

Bezugszeichenliste: LIST OF REFERENCE NUMBERS

R

Diagnostic device, X-ray system

RQ

X-ray source

RD

X-ray detector

AEC

Measuring unit (AEC Automatic Exposure Control)

O

object

DO

detector surface

PD

photodetector

MA

first positioning unit

PE

second positioning unit

PE1

first part of the second positioning unit

PE2

second part of the second positioning unit

RE

reference element

JE

adjusting

ME

measuring element

Claims

Device for a diagnostic device (R) formed with an X-ray source (RQ) and an X-ray detector RD, characterized in that a measuring unit (AEC) can be arranged on the X-ray detector (RD), wherein the measuring unit (AEC) on the surface (DO) of the X-ray detector (RD) is positionable.

Device according to claim 1, characterized in that sliding elements (GE) are arranged on the side of the measuring unit (AEC), wherein these are in operative connection with rails arranged on the outer edge of the X-ray detector surface (DO) elements.

Device according to one of the preceding patent claims, characterized in that a first positioning unit (MA) is provided for positioning the measuring unit (AEC), wherein the first positioning unit (MA) is adjustable by mechanical means.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a second positioning unit (PE) is provided, with which the positionable measuring unit (AEC) according to a calibration of the X-ray detector (RD) can be aligned.

Device according to one of the preceding patent claims, characterized in that the second positioning unit (PE) has a first part (PE1) with at least one measuring (ME) and adjusting element (JE) and a second part (PE2) with a reference element (RE) wherein the at least one measuring element (ME) detects the actual position with the aid of the reference element (RE) and with the adjusting element (JE) the positionable measuring unit (AEC) is brought into a desired position.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring element (ME) at least one photodetector element and the reference unit (RE) has at least one reference laser.

Device according to one of the preceding patent claims, characterized in that the adjusting element (JE) for fine adjustment has at least one piezoelectric element.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring unit (AEC) is designed for automatic exposure control.

Method for a diagnostic device (R) formed with an X-ray source (RQ) and an X-ray detector (RD), characterized in that a measuring unit (AEC) is positioned on the surface (DO) of the X-ray detector (RD).

Method according to claim 9, characterized in that the positioned measuring unit (AEC) is aligned in accordance with a calibration of the X-ray detector (RD).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the actual position between the positionable measuring unit (AEC) and the detector is determined and with the aid of an adjusting element (JE) the positionable measuring unit (AEC) is brought into a desired position.