DE102014222935B4

DE102014222935B4 - Vorrichtung und Verfahren für ein Diagnosegerät

Info

Publication number: DE102014222935B4
Application number: DE102014222935.9A
Authority: DE
Inventors: Franziska Dinse; Michael Fuhrmann; Philip Hafner; Michael Hufnagel; Jörg Krauß
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2014-11-11
Filing date: 2014-11-11
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2034-11-12
Also published as: CN107106116B; DE102014222935A1; US20170311907A1; WO2016074829A1; CN107106116A; US10492740B2

Abstract

Vorrichtung mit einer an einer positionierbaren Befestigungseinheit (B) angeordneten Gehäuseeinheit mit einer Röntgenquelle (R) und einer der Röntgenquelle (R) nachgeordneten Blendeneinheit (BE), wobei eine Steuereinheit (SE) zur Ausrichtung der Blendeneinheit (BE) vorgesehen ist, wobei die Steuereinheit (SE) zur Ausrichtung der Blendeneinheit (BE) die positionierbare Befestigungseinheit (B) derart ansteuert, dass die Blendeneinheit (BE) entsprechend einer Vorgabe ausgerichtet wird, wobei zwischen einem Stativ (S) und der Gehäuseeinheit eine schwenkbare erste Verbindungseinheit (EV) angeordnet ist, und mit dieser schwenkbaren ersten Verbindungseinheit (EV) ein Verfahren der Gehäuseeinheit durch eine erste und/oder zweite Bewegungseinheit (EBE, ZBE) durch die Steuereinheit (SE) derart kompensiert wird, dass ein auf einen Punkt in einem Region of Interest (ROI) gerichteter Zentralstrahl (Z) der Röntgenquelle (R) dort ausgerichtet verbleibt oder um einen Punkt im Region of Interest (ROI) gedreht wird.

Description

Zur Diagnose und Behandlung werden medizinische Geräte beispielsweise mit Ausprägungen für Radiographie, Fluoroskopie und Angiographie verwendet. Um die Röntgenbelastung für den Patienten jeweils so gering wie möglich zu halten, wird ein Röntgenfenster jeweils auf den zu untersuchenden Bereich der auch als Region of Interest bezeichnet werden kann festgelegt. Die Begrenzung des Röntgenfensters kann mittels einer mit Blendenlamellen ausgebildeten Blendeneinheit erfolgen. Die Positionen der Blendenlamellen der Blendeneinheit und insbesondere eine Drehung der gesamten Blendeneinheit kann manuell oder mittels ansteuerbarer Elektromotoren, die an den Lamellen der Blenden und/oder direkt an der Blendeneinheit angeordnet sind, durchgeführt werden. Diese Ausstattung, insbesondere die Drehung der gesamten Blendeneinheit am Ausgang des Röntgenstrahlenkopfes bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass das den Röntgenstrahlerkopf und die gesamte Blendeneinheit umschließende Gehäuse für die zu bedienende Röntgenquelle ein großes Volumen einnimmt. Ein zusätzlicher Nachteil liegt im eingeschränkten Händling des großen Gehäuses. Neben dem Nachteil einer eingeschränkten Positionierungsmöglichkeit des Gehäuses der Röntgenquelle mit bewegbarer Blendeneinheit bringt den weiteren Nachteil mit sich, dass die Mechanik für die Aufhängung und Steuerung der Röntgenquelle grösser dimensioniert werden muss.
Aus der Offenlegungsschrift DE 102 22 397 A1 ist ein Verfahren zur Blendenregelung eines Computertomographen beschrieben. Bei diesem Verfahren zur Blendenregelung und einem mehrzeiligen Detektor werden die Bilddetektorsignale zu Erzeugung eines Stellsignals für die Blendenregelung genutzt und entsprechend dem Mittel hierzu im Rechensystem zur Verfügung gestellt.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2006 044 783 A1 ist ein Verfahren zur Aufnahme von Bildern eines bestimmten Bereichs eines Untersuchungsobjektes mittels einer Computertomographieeinrichtung beschrieben. Bei diesem Verfahren wird nach Aufnahme von Bildern des gesamten Untersuchungsgebietes ein bestimmter Bereich im Untersuchungsobjekt anhand des Übersichtsbildes und der Lage eines zweiten Isozentrums in Abhängigkeit von der Lage und Geometrie ein zweites Bild um ein zweites Isozentrum mit einem in Abhängigkeit der Geometrie des Bereichs automatisch bestimmten verkleinerten zweiten Messfeld einer höheren zweiten Auflösung und einer zweiten Dosis zur Erzeugung eines hochaufgelösten darstellenden Bereichsbildes offenbart.
Aus der Druckschrift US 2014 / 0 328 456 A1 ist ein Röntgensystem bekannt mit einer fotografischen Einheit, einem Bedienfeld, das einen Knopf enthält, der so konfiguriert ist, dass er gedrückt werden kann, um anzuzeigen, dass eine Bewegungsrichtung der fotografischen Einheit auf eine bestimmte Bewegungsrichtung beschränkt werden soll, einer Messeinheit, die zwischen dem Bedienfeld und der fotografischen Einheit vorgesehen ist und so konfiguriert ist, dass sie eine Größe und eine Richtung einer externen Kraft misst, die auf das Bedienfeld ausgeübt wird, und einer Antriebseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die fotografische Einheit nur in der bestimmten Bewegungsrichtung auf der Grundlage der Größe und der Richtung der externen Kraft bewegt, die von der Messeinheit als Reaktion auf das Drücken des Knopfes gemessen wird.
Aus der Druckschrift JP 2013-244 190 A ist Röntgendiagnosegerät mit einer Röntgenröhre, die einen Röntgenstrahl zu einem Objekt aussendet, und einem Röntgendetektor, der einen Röntgenstrahl detektiert, bekannt. Eine Röntgenstrahlbegrenzungseinheit, die gegenüber der Röntgenröhre angeordnet ist, weist eine Vielzahl von Kollimatorblättern auf und die Kollimatorblätter können um eine optische Achse gedreht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Ausgestaltung eines mit Röntgenquelle und Blendeneinheit versehenen Gehäuses einer Röntgenquelle anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 oder 8 angegebenen Merkmale gelöst.
Diese Vorrichtung und das dazugehörige Verfahren weist eine an einer positionierbaren Befestigungseinheit angeordnete Gehäuseeinheit mit einer Röntgenquelle und einer der Röntgenquelle nachgeordneten Blendeneinheit auf, wobei eine Steuereinheit vorgesehen ist und zur Ausrichtung der Blendeneinheit die positionierbare Befestigungseinheit derart von dieser angesteuert wird, dass die Blendeneinheit entsprechend einer Vorgabe ausrichtbar ist.
Der Gegenstand der Erfindung bringt neben dem Vorteil, dass die Blendeneinheit sowie das die Röntgenquelle aufnehmende Gehäuse klein, dass heißt raumsparend dimensioniert werden kann, den weiteren Vorteil mit sich, dass zusätzlich zur größeren Bewegungsfreiheit des Gehäuses mit Röntgenquelle und Blendeneinheit eine einfachere Aussichtung auf einen dazu korrespondierenden Röntgendetektor ermöglicht wird.
Der Gegenstand der Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass aufgrund der Gewichtsreduktion bei der Ausgestaltung der Blendeneinheit die Mechanik für die Bewegung des Gehäuses mit Röntgenquelle und Blendeneinheit feingliedriger dimensionierbar ist.
Der Gegenstand der Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass das Gehäuse der Röntgenquelle kompakt gestaltbar ist. Nachfolgend wird der Gegenstand der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 einen Patienten mit einem zu untersuchenden Bereich bei einem Patienten,
2 die Größe einer möglichen Röntgenaufnahme,
3 eine dem Untersuchungsgebiet angepasste Größe eines Röntgenbildes,
4 einen Teil eines Diagnosegerätes zur Erstellung einer Röntgenaufnahme und
5 eine weitere Ansicht des in 4 gezeigten Diagnosegerätes.

Bei dieser Vorrichtung und dem zugehörigen Verfahren ist eine Gehäuseeinheit mittels einer mit dieser verbundenen steuerbaren Befestigungseinheit derart ausrichtbar, dass die in der Gehäuseeinheit angeordnete mit der Röntgenquelle verbundenen Blendeneinheit entsprechend einer Positioniervorgabe ausgerichtbar ist.
1 zeigt schematisch einen auf einer Liege L plazierten Patienten O bei dem beispielsweise im Bereich des Oberarms eine Röntgenaufnahme anzulegen ist. Dieser Bereich im Oberarm des Patienten ist mit einer Region of Interest ROI markiert.
In 2 ist der auf der Liege L plazierte Patient O mit dem markierten Region of Interest ROI und einem möglichen Röntgenfeld das auch als Einblendungsfeld EBF bezeichnet werden kann abgebildet. Zu sehen ist, dass eine weitaus größere Fläche im Bereich des Oberarms des Patienten O mit Röntgenstrahlen durchleuchtet werden würde.
In 3 ist das Röntgen- bzw. Einblendungsfeld EBF entsprechend einem zu untersuchendem Bereich, das auch als Region of Interest ROI bezeichnet wird, angepasst. In dieser Figur ist ebenfalls der Ablauf zur Erfassung des Region of Interest ROI mittels einer gezielten Blendeneinstellung angedeutet. Das Röntgenfeld EBF wird entsprechend der Größe des Region of Interest ROI durch entsprechende Blendenlamellen verringert. Die Blendenlamellen sind jeweils in der Blendeneinheit BE angeordnet. Eine Positionierung der Blendenlamellen, beispielsweise in seiner x- und/oder y-Richtung, kann manuell oder durch kleinste platzsparende Elektromotoren erfolgen. Das auf die Breite des Region of Interest ROI begrenzte Einblendfeld EBF muss in einem weiteren Schritt entsprechend der Orientierung des Region of Interest ROI ausgerichtet werden. Entweder wird das begrenzende Einblendfeld EBF beispielsweise um eine Kante von diesem entgegen dem Uhrzeigersinn manuell, semimanuell oder elektronisch gedreht bis eine Übereinstimmung zwischen dem Einblendfeld EBF und dem Region of Interest ROI erreicht ist. Eine weitere Vorgehensweise wäre, dass das Einblendfeld EBF beispielsweise in y-Richtung verschoben wird bis das Zentrum des Einblendfeldes EBF mit dem Zentrum des Region of Interest ROI übereinstimmt. Danach erfolgt eine Drehung des Einblendfeldes EBF in oder gegen den Uhrzeigersinn. Die Drehung des Einblendfeldes EBF erfolgt durch eine Drehung des gesamten Gehäuses in dem die Röntgenquelle und die Blendeneinheit angeordnet ist. Die Bewegung der Blendenlamellen zur Anpassung des Einblendfeldes EBF an den Region of Interest ROI kann manuell, semimanuell oder elektronisch erfolgen. Eine Drehung der Blendeneinheit erfolgt durch Bedienung/Ansteuerung des für die Ausrichtung der Röntgenquelle vorgesehenen Mechanik und die diese steuernden Elektromotoren. Zu der Ausrichtung der Röntgenquelle wird eine dafür vorgesehene, hier nicht explizit abgebildete Recheneinheit mit Steuereinheit verwendet. Über eine mit der Recheneinheit verbundene Eingabeeinheit kann mittels eines Bildschirmes ein Ausrichtvorgang visualisiert und die in der Recheneinheit integrierte Steuereinheit Steuersignale für die Einstellung von Blendenlamellen und eine Drehung der Röntgenquelle mit der Blendeneinheit BE initialisiert und steuernd durchgeführt werden.
In 4 sind das Diagnosegerät und ein innerhalb des Patienten angeordneter Region of Interest ROI gezeigt. Eine unterhalb des Patienten O anzuordnende Detektoreinheit ist nicht explizit dargestellt. Der dargestellte Teil des hier deckengehängten Diagnosegerätes ist ein in einem Gehäuse untergebrachte Röntgenquelle R und eine am Ausgang der Röntgenquelle R plazierte Blendeneinheit BE mit verstellbaren Blendenlamellen. Die Röntgenquelle R und die Blendeneinheit BE können starr miteinander verbunden sein. Ebenso könnte eine starre Verbindung zwischen Röntgenquelle und Blendeneinheit BE entriegelt werden und eine Drehung der Blendeneinheit könnte mit Hilfe eines Flansches erfolgen. Das Gehäuse der Röntgenquelle R ist mit einer Befestigungseinheit B beispielsweise einem Mehrgelenkarm im Deckenbereich bewegbar angeordnet. Die Befestigungseinheit B weist in dieser schematischen Darstellung zum einen an der Decke verfahrbare erste und zweite Bewegungseinheit EBE, ZBE mit denen eine Positionierung der Befestigungseinheit B in x- und/oder y-Richtung erwirkt werden kann. An der ersten und/oder zweiten Bewegungseinheit EBE, ZBE ist ein höhenmäßig verstellbares Stativ eingehängt. Zwischen dem Stativ S und dem Gehäuse der Röntgenquelle R ist eine schwenkbare erste Verbindungseinheit EV angeordnet. Mit dieser schwenkbaren ersten Verbindungseinheit EV kann unter anderem beispielsweise ein Verfahren des Gehäuses der Röntgenquelle R durch die erste und/oder zweite Bewegungseinheit EBE, ZBE derart kompensiert werden, dass ein auf einen Punkt im Region of Interest ROI gerichteter Zentralstrahl Z der Röntgenquelle R dort ausgerichtet verbleibt oder beispielsweise um einen Punkt im Region of Interest ROI gedreht werden kann. In der 4 ist am Patienten der Region of Interest ROI angedeutet. Zusätzlich ist das bereits der Bereite des Region of Interest angepasste Einblendfeld EBF abgebildet. Gezeigt ist auch der von der Röntgenquelle R ausgehende Zentralstrahl Z (siehe auch 5). Eine Überlappung des Einblendfeldes EBF mit dem Region of Interest ROI erfolgt durch eine abgestimmte Ansteuerung der ersten und/oder zweiten Bewegungseinheit EBE, ZBE mit der ersten Verbindungseinheit EV. Die abgestimmte Ansteuerung bewirkt eine Bewegungsrichtung BWR des Gehäuses der Röntgenquelle mit Blendeneinheit B unter Beibehaltung der Ausrichtung des Zentralstrahls Z der Röntgenquelle R. Die Bewegung des Gehäuses der Röntgenquelle R mit der Blendeneinheit BE kann bewegungsunterstützt erfolgen. Mittels eines Lichtfensters, dass das Einblendfeld EBF wiedergibt kann der Bediener das Gehäuse mit Röntgenquelle und Blendeneinheit BE in der angezeigten Bewegungsrichtung BWR bewegen, so dass das Einblendfeld EBF sich mit dem Region of Interest ROI überlagert. Dazu kann die Befestigungseinheit B an der das Gehäuse der Röntgenquelle R mit der Blendeneinheit BE befestigt ist entweder manuell, semimanuell oder vollelektronisch derart angesteuert werden, dass das Einblendfeld EBF mit der Region of Interest ROI zusammenfällt. Mittels der ersten Verbindungseinheit EV kann das Gehäuse der Röntgenquelle R mit Blendeneinheit BE um eine in der Mitte des Stativs S verlaufende Achse geschwenkt werden. Mittels der Steuereinheit SE kann nach Eingabe von gewünschten Positionsdaten bezüglich des Region of Interest ROI die Größe des Einblendfeldes EBF eingegeben werden. Die Steuereinheit SE erzeugt hierzu für die erste und zweite Bewegungseinheit EBE, ZBE sowie für die erste Verbindungseinheit EV nötigen Steuerdaten um die Ausrichtung der das Gehäuse aufnehmenden Röntgenquelle R mit Blendeneinheit BE durchzuführen. Die Ausrichtung kann in der Weise erfolgen, dass ein im Ausgangspunkt auf das Region of Interest ROI gerichteter Zentralstrahl Z der Röntgenquelle R in seiner Ausrichtung auf den Region of Interest ROI verbleibt. Die Blendeneinheit BE rotiert somit um den Zentralstrahl Z. Über die angedeutete Recheneinheit RE kann über eine Eingabeeinheit EE und einem auf dem Bildschirm BS abgebildeten Diagnosegerätes die augenblickliche Positionierung des unter anderem die Röntgenquelle und die Blendeneinheit aufnehmenden Gehäuses angezeigt sowie die Ausrichtung des Gehäuses simuliert bzw. schrittweise durchgeführt werden. Nach Angabe und Ausrichtung sowie der einzustellenden Größe des Region of Interest ROI können die für die Befestigungseinheit B und die erste Verbindungseinheit EV sowie für die Einstellung nötigen Steuersignale in der Steuereinheit SE generiert und eine exakte Positionierung des auf den Region of Interest ROI auszurichtenden Einblendfeldes EBF durchgeführt werden.
In 5 ist das in 4 schematisch dargestellte Diagnosegerät in seiner Endposition gezeigt. Nach Ausrichtung des Einblendfeldes EBF der Röntgenquelle R auf den Region of Interest ROI kann beispielsweise eine Röntgenaufnahme angelegt werden. Nicht die Blendeneinheit DE selbst oder z.B. ein Gelenk zwischen Röntgenstrahlröhre R und Blendeneinheit BE sondern die Komponenten der Befestigungseinheit B führen die Einzelschritte zur Rotationsbewegung und Ausrichtung des Einblendfeldes EBF aus. Die Komponenten der Befestigungseinheit B bewegen sich derart, dass die Blendeneinheit BE entsprechend der Vorgabe eines Region of Interest ROI ausgerichtet wird. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass Steuerungsmittel, insbesondere Elektromotoren zur Durchführung einer Verschiebung und/oder Drehung der gesamten Gehäuseeinheit, in der unter anderem die Röntgenquelle R und die Blendeneinheit BE angeordnet sind, vorgesehen sind. Dies bringt zudem den weiteren Vorteil mit sich, dass das die Röntgenquelle R und die Blendeneinheit BE aufnehmende Gehäuse vorteilhaft verkleinerbar ist, so dass die Drehung bzw. Positionierung oder Ausrichtung der Blendeneinheit BE über Glieder der Befestigungseinheit B erfolgen kann. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Ausrichtung der Blendeneinheit BE über eine Fernsteuerung oder über Gesten, die mittels einer Kamera vom Bediener des Diagnosegerätes analysiert und in Steuersignale umgesetzt werden, erfolgen.
Bezugszeichenliste

R: Röntgenquelle
BE: Blendeneinheit
B: Befestigungseinheit
EBE: erste Bewegungseinheit
ZBE: zweite Bewegungseinheit
EV: erste Verbindungseinheit
S: Stativ
BWR: Bewegungsrichtung
Z: Zentralstrahl
EBF: Einblendfeld, Röntgenfeld
ROI: Region of Interest
O: Objekt
L: Liege
SE: Steuereinheit
EE: Eingabeeinheit
BS: Bildschirm
RE: Recheneinheit

Claims

Vorrichtung mit einer an einer positionierbaren Befestigungseinheit (B) angeordneten Gehäuseeinheit mit einer Röntgenquelle (R) und einer der Röntgenquelle (R) nachgeordneten Blendeneinheit (BE), wobei eine Steuereinheit (SE) zur Ausrichtung der Blendeneinheit (BE) vorgesehen ist, wobei die Steuereinheit (SE) zur Ausrichtung der Blendeneinheit (BE) die positionierbare Befestigungseinheit (B) derart ansteuert, dass die Blendeneinheit (BE) entsprechend einer Vorgabe ausgerichtet wird, wobei zwischen einem Stativ (S) und der Gehäuseeinheit eine schwenkbare erste Verbindungseinheit (EV) angeordnet ist, und mit dieser schwenkbaren ersten Verbindungseinheit (EV) ein Verfahren der Gehäuseeinheit durch eine erste und/oder zweite Bewegungseinheit (EBE, ZBE) durch die Steuereinheit (SE) derart kompensiert wird, dass ein auf einen Punkt in einem Region of Interest (ROI) gerichteter Zentralstrahl (Z) der Röntgenquelle (R) dort ausgerichtet verbleibt oder um einen Punkt im Region of Interest (ROI) gedreht wird.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (SE) zur Ausrichtung der Blendeneinheit (BE) die positionierbare Befestigungseinheit (B) derart ansteuert, dass unter Beibehaltung der Ausrichtung des Zentralstrahls (Z) der Röntgenquelle (R) entsprechend der Lage eines Region of Interest (ROI) ein auf dieses ausrichtbares Einblendfeld (EBF) mittels der positionierbaren Befestigungseinheit (B) derart gedreht wird, dass eine Übereinstimmung zwischen dem Region of Interest (ROI) und dem Einblendfeld (EBF) erreichbar ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendeneinheit (BE) verschiebbare Blendenlamellen zur Begrenzung des Einblendfeldes (EBF) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die positionierbare Befestigungseinheit (B) aus mindestens der an der Decke eines Raumes angeordneten in einer Ebene verfahrbaren ersten und zweiten Bewegungseinheit (EBE, ZBE) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die positionierbare Befestigungseinheit (B) ein Mehrgelenkarm (EBE, ZBE, EV) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten oder zweiten Bewegungseinheit (EBE, ZBE) das in seiner Länge variierbare Stativ (S) angeordnet ist und am freien Ende des Statives (S) die mindestens mit einem Freiheitsgrad ausgebildete erste Verbindungseinheit (EV) eine Verbindung zu der Gehäuseeinheit mit der darin angeordneten Röntgenquelle (R) und der Blendeneinheit (BE) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Röntgenquelle (R) und die Blendeneinheit (BE) zueinander fixierbar sind.
Verfahren mit einer an einer positionierbaren Befestigungseinheit (B) angeordneten Gehäuseeinheit mit einer Röntgenquelle (R) und einer der Röntgenquelle (R) nachgeordneten Blendeneinheit (BE), wobei zur Ausrichtung der Blendeneinheit (BE) die positionierbare Befestigungseinheit (B) derart angesteuert wird, dass die Blendeneinheit (BE) entsprechend einer Vorgabe ausgerichtet wird, wobei zwischen einem Stativ (S) und der Gehäuseeinheit eine schwenkbare erste Verbindungseinheit (EV) angeordnet ist, und mit dieser schwenkbaren ersten Verbindungseinheit (EV) ein Verfahren der Gehäuseeinheit durch eine erste und/oder zweite Bewegungseinheit (EBE, ZBE) durch die Steuereinheit derart kompensiert wird, dass ein auf einen Punkt in einem Region of Interest (ROI) gerichteter Zentralstrahl (Z) der Röntgenquelle (R) dort ausgerichtet verbleibt oder um einen Punkt im Region of Interest (ROI) gedreht wird.
Verfahren nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausrichtung der Blendeneinheit (BE) die positionierbare Befestigungseinheit (B) derart angesteuert wird, dass unter Beibehaltung der Ausrichtung des Zentralstrahls (Z) der Röntgenquelle (R) entsprechend der Lage eines Region of Interest (ROI) ein auf dieses ausrichtbares Einblendfeld (EBF) mittels der positionierbaren Befestigungseinheit derart gedreht wird, dass eine Übereinstimmung zwischen dem Region of Interest (ROI) und dem Einblendfeld (EBF) erreichbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die positionierbare Befestigungseinheit (B) in der Ebene verfahrbar ist.