DE102015205096A1

DE102015205096A1 - Visualisierung eines Röntgenstrahlungsbereiches

Info

Publication number: DE102015205096A1
Application number: DE102015205096.3A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Kleinszig; Wei Wei
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2014-05-19
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2015-11-19
Also published as: US9592025B2; US20150327824A1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Visualisierung eines Röntgenstrahlungsbereiches während des Erstellens einer Röntgenaufnahme eines Objektes. Um bei Röntgenaufnahmen die Strahlenbelastung für den Arzt und/oder den Patienten zu verringern, wird vorgeschlagen, ein Videobild (17) eines von einem Strahlenbündel (4) der Röntgenstrahlungsquelle (2) erfassten Bereiches (5) des Objektes (8) aufzunehmen, dieses Videobild (17) anzuzeigen und wenigstens einen Teil (18) des Strahlenbündels (4) in dem angezeigten Videobild (17) darzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Computerprogramm zur Visualisierung eines Röntgenstrahlungsbereiches während des Erstellens einer Röntgenaufnahme eines Objektes. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Röntgenaufnahmesystem mit einer solchen Vorrichtung.
Bei der Erstellung von Röntgenaufnahmen besteht häufig das Problem der Strahlenbelastung für den behandelnden Arzt durch von einer Röntgenstrahlungsquelle abgegebene Primärstrahlung. Die Strahlenbelastung für den Arzt kann dabei besonders in der Unfallchirurgie erheblich sein.
Ein weiteres Problem bei der Erstellung von Röntgenaufnahmen besteht in der richtigen Positionierung des Patienten relativ zu der Röntgenstrahlungsquelle. Eine falsche Positionierung kann zu einer unnötigen Strahlenbelastung des Patienten führen, beispielsweise weil Röntgenaufnahmen wiederholt werden müssen. Bisher wurde zumeist nur ein auf den Patienten gerichtetes Laser-Zielkreuz verwendet, um die Position des Patienten relativ zu dem Strahlenbündel der Röntgenstrahlung annähernd feststellen zu können.
Bei dem Objekt, von dem eine Röntgenaufnahme angefertigt werden soll, muss es sich nicht zwangsweise um einen Person, also einen Patienten, handeln. Es kann sich bei dem Objekt auch um ein Tier oder ein anderes, totes Objekt handeln. Sofern sich aus dem jeweiligen Textzusammenhang nichts anderes ergibt, werden die Begriffe „Objekt“ und „Patient“ daher nachfolgend synonym verwendet.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, bei Röntgenaufnahmen die Strahlenbelastung für den Arzt und/oder den Patienten zu verringern. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. durch eine Vorrichtung nach Anspruch 6 bzw. durch ein Röntgenaufnahmesystem nach Anspruch 8 bzw. durch ein Computerprogramm nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die im Folgenden im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße System und umgekehrt.
Die Erfindung schlägt vor, ein Bild wenigstens eines von einem Strahlenbündel der Röntgenstrahlungsquelle erfassten Bereiches eines Objektes aufzunehmen, dieses Bild anzuzeigen und wenigstens einen Teil des Strahlenbündels als Röntgenstrahlungsbereich in dem angezeigten Bild darzustellen. Dadurch kann der Arzt nicht nur den Patienten richtig und in der Regel genauer, als dies bisher möglich war, positionieren. Der Arzt erhält auch eine Information über die Position des strahlungsgefährdeten Bereiches und kann damit seine eigene Strahlenbelastung verringern. Mit anderen Worten erfüllt die Visualisierung des Röntgenstrahlungsbereiches eine Doppelfunktion. Sie kann nicht nur zur Darstellung eines der Röntgenstrahlung ausgesetzten Gefahrenbereiches dienen, sondern auch zur genaueren Positionierung des Patienten in dem Röntgenstrahlungsbereich.
Bei dem aufgenommen Bild, in dem der strahlungsgefährdete Bereich dargestellt wird, handelt es sich um ein Videobild. Mit anderen Worten wird nicht nur ein einzelnes Patientenbild aufgenommen. Statt dessen erfolgt eine Videoaufnahme des Patienten bzw. des zu untersuchenden Objektes. Damit ist nicht nur eine Darstellung eines bestimmten Aufnahmebereiches zu einem bestimmten Zeitpunkt, sondern eine gemeinsame Darstellung einer Echtzeitaufnahme des Patienten und eines Gefährdungsbereiches möglich, sowohl vor als auch während der Aussendung der Röntgenstrahlung.
Ein Kerngedanke der Erfindung ist es, den der Röntgenstrahlung ausgesetzten Bereich der Objektumgebung sichtbar zu machen. Vorzugsweise wird hierzu das gesamte Volumen des von der Röntgenstrahlungsquelle ausgehenden Strahlenbündels in dem aufgenommenen Bild angezeigt. Bei dem Bild handelt es sich dann vorzugsweise um eine dreidimensionale, perspektivische Anzeige des von dem Strahlenbündel der Röntgenstrahlungsquelle erfassten Bereiches des Objektes. Das Strahlenbündel wird dann ebenfalls dreidimensional und vorzugsweise derart farbig und/oder strukturiert hervorgehoben angezeigt, dass es sich von den sonstigen Bildinformationen, insbesondere dem Objekt, unterscheidet und ausreichend abhebt.
Eine Visualisierung des gesamten Strahlenbündels ist jedoch vergleichsweise schwierig zu verwirklichen. In einer Ausführungsform der Erfindung wird daher vorgeschlagen, nicht das gesamte Strahlenbündel, sondern lediglich einen Teil des Strahlenbündels darzustellen. Bei diesem Teil des Strahlenbündels kann es sich um einen zwei- oder dreidimensionalen Teil des Strahlenbündels handeln. Vorzugsweise wird als Teil des Strahlenbündels ein virtueller Aufnahmebereich der Röntgenaufnahme dargestellt. Erfindungsgemäß wird hierzu eine Schnittfläche des Strahlenbündels mit einem in dem Strahlenbündel angeordneten bzw. von dem Strahlenbündel erfassten Objekt abgebildet. Anders ausgedrückt wird der tatsächliche Aufnahmebereich der Röntgenaufnahme als strahlungsgefährdeter Bereich durch einen virtuellen Aufnahmebereich visualisiert.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist dieser virtuelle Aufnahmebereich dem Patienten als zu untersuchendem Objekt zugeordnet. Anders ausgedrückt entspricht der virtuelle Aufnahmebereich dem tatsächlichen gewünschten Aufnahmebereich der Röntgenaufnahme. Als virtueller Aufnahmebereich wird die Schnittfläche des Strahlenbündels mit der Objektebene verwendet. Bei der Objektebene handelt es sich in diesem Fall um den OP-Tisch, die Patientenliege oder dergleichen. Anders ausgedrückt erfolgt die Darstellung des virtuellen Aufnahmebereiches in der Patientenebene. Das bedeutet, dass der virtuelle Aufnahmebereich die tatsächliche Größe der Aufnahme anzeigt. Es ist dann nicht nur möglich, mit Hilfe der Anzeige dieses virtuellen Aufnahmebereiches eine optimale Positionierung des Patienten relativ zu dem Röntgenstrahl einzustellen, so dass hierdurch das herkömmliche Laser-Zielkreuz, welches nur die Mitte des Aufnahmebereiches markiert, ersetzt werden kann. Neben dieser Einstellung der Position und/oder Lage des Patienten ist es mit Hilfe der Anzeige des virtuellen Aufnahmebereiches ebenfalls möglich, den Patienten hinsichtlich der gewünschten Größe des Aufnahmebereiches zu positionieren.
Aufgrund der konischen Form des Strahlenbündels kann der tatsächliche strahlungsgefährdete Bereich oberhalb des Patienten, also dort, wo sich die Hände des Arztes befinden, jedoch größer sein als ein virtueller Aufnahmebereich, der einem in der Patientenebene liegenden Aufnahmebereich entspricht. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es daher zum Schutz des Arztes vorgesehen, einen virtuellen Aufnahmebereich zu berechnen und anzuzeigen, der größer ist als der tatsächliche, auf den Patienten bezogene Aufnahmebereich in der Patientenebene. Mit anderen Worten lässt sich die Erfindung auch derart anwenden, dass der dargestellte virtuelle Aufnahmebereich sich nicht nur auf den Patienten, sondern auch auf die Hand des Chirurgen oder ein anderes sich in dem Volumen des Strahlenbündels befindendes Objekt bezieht. Es wird dann unabhängig von der Lage des Patienten der tatsächliche strahlungsgefährdete Bereich für dieses Objekt visualisiert. Wird der virtuelle Aufnahmebereich nicht in der Patientenebene angezeigt, sondern in derjenigen Ebene, in der sich ein weiteres Objekt befindet, beispielsweise eine Hand des Arztes, dann kann dadurch sichergestellt werden, dass der Arzt auf einfache Weise Kenntnis von der Position des Strahlenbündels und damit des strahlungsgefährdeten Bereiches erlangen kann und somit seine Hände stets außerhalb des gefährdeten Bereiches bewegt.
In beiden Fällen der Berechnung des virtuellen Aufnahmebereiches, also sowohl bei Zugrundelegung der Patientenebene als auch bei Zugrundelegung einer davon abweichenden Objektebene, kann durch die erfindungsgemäße Darstellung eines virtuellen Aufnahmebereiches sichergestellt werden, dass sich Objekte, die nicht abgebildet werden sollen, beispielsweise metallische Objekt, die zur Entstehung von Streustrahlung, zu Artefakten in der 3D-Rekonstruktion und zur Erhöhung der Röntgenbelastung durch eine automatische Dosisregelung beitragen können, nicht in dem Strahlenbündel befinden. Stattdessen können diese Objekte vor Beginn der Röntgenaufnahme aus dem Aufnahmebereich entfernt werden. Hierdurch kann auch der Anteil an Streustrahlung als weitere Quelle einer unnötigen Strahlenbelastung verringert werden.
Für eine einfache Umsetzung der Erfindung ist es unabhängig von der Art der Berechnung des virtuellen Aufnahmebereiches von Vorteil, dass eine exakte Positionsbestimmung des Objektes nicht erforderlich ist. Im einfachsten Fall reicht die Bestimmung des Abstandes des Objektes von der Röntgenstrahlungsquelle oder von dem Röntgenstrahlungsdetektor aus, um den virtuellen Aufnahmebereich oder einen anderen geeigneten Teil des Strahlenbündels so in dem aufgenommenen Bild anzuzeigen, dass das angezeigte Volumen oder die angezeigte Fläche einem strahlungsgefährdeten Bereich in der Objektumgebung entspricht.
Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht auch darin, dass der tatsächliche Aufnahmebereich, der bisher oftmals falsch abgeschätzt wurde, genauer bestimmbar ist. Dies hilft, die Strahlenbelastung bei Patient und Arzt zu verringern. Im besten Fall können durch einen von Anfang an richtig eingestellten, vorab mit Hilfe der Erfindung visualisierten, späteren Aufnahmebereich der Röntgenaufnahme unnötige Aufnahmeversuche und somit Mehrfachaufnahmen verhindert werden. Dadurch verringert sich nicht nur die Strahlenbelastung, sondern es verkürzt sich auch die Operationszeit, wodurch das Risiko von Komplikationen sinkt. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass das Darstellen des strahlungsgefährdeten Bereiches, insbesondere des virtuellen Aufnahmebereiches, bereits vor dem Erstellen der Röntgenaufnahme möglich ist, was besonders für die Positionierung des Objektes wichtig ist. Mit anderen Worten kann der Arzt mit Hilfe der Visualisierung des Aufnahmebereiches die Patientenlage für die Röntgenaufnahme optimieren, bevor die eigentliche Röntgenaufnahme mit der Aussendung von Röntgenstrahlung stattfindet. Bereits vor Beginn der Bestrahlung des Objektes mit Röntgenstrahlung erkennt der Arzt den zukünftigen strahlungsgefährdeten Bereich, da dieser Bereich in dem Bild dargestellt wird. Er kann daher beispielsweise vor dem Auslösen der Röntgenstrahlung seine Hände aus dem strahlungsgefährdeten Bereich entfernen. Anschließend, also nach dem Auslösen der Röntgenstrahlung, dient die während der Röntgenaufnahme erfolgende Anzeige des strahlungsgefährdeten Bereiches der visuellen Kontrolle durch den Arzt, das sich keine unerwünschten Objekte in diesem Bereich befinden bzw. in diesen Bereich hinein gelangen, insbesondere auch nicht die Hände des Arztes.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es somit nicht nur möglich, den wenigstens einen Teil des Strahlenbündels, insbesondere in Gestalt eines berechneten virtuellen Aufnahmebereiches, in dem angezeigten Bild während des Erstellens der Röntgenaufnahme, genauer gesagt, während der Aussendung der Röntgenstrahlung, anzuzeigen. Es ist ebenfalls möglich, diese Anzeige auch bereits vor der Aussendung der Röntgenstrahlung durchzuführen.
Die Erfindung ist insbesondere bei zweidimensionalen Röntgenaufnahmen anwendbar, jedoch kann die Darstellung eines virtuellen Aufnahmebereiches auch zur Positionierung des Patienten bei 3D-Röntgenaufnahmen angewendet werden.
Besonders vorteilhaft anwendbar ist die Erfindung bei mobilen und stationären C-Bogen-Röntgengeräten, da dort die Geometrie, insbesondere der Röhren-Detektor-Abstand bekannt und unverändert konstant ist und der zentrale Röntgenstrahl stets senkrecht zur Detektorebene steht. Die Erfindung ist jedoch auch bei anderen Röntgengeräten anwendbar, insbesondere auch bei konventionellen Röntgengeräten, wenngleich dort die Kalibrierung des Kamerasystems schwieriger durchführbar ist.
Die Anwendung der Erfindung ist unabhängig von der Art und dem Zweck der Röntgenaufnahme. Besonders vorteilhaft einsetzbar ist die Erfindung jedoch im Bereich der Unfallchirurgie, beispielsweise bei einem Reponieren von Knochenfragmenten.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
1 ein Röntgenaufnahmesystem,
2 ein Bildschirm mit erfindungsgemäßer Anzeige,
3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.
Ein in 1 abgebildetes Röntgenaufnahmesystem 1 umfasst eine Röntgenstrahlungsquelle 2 und einen Röntgenstrahlungsempfänger 3 zum Erstellen einer Röntgenaufnahme wenigstens eines zwischen der Röntgenstrahlungsquelle 2 und dem Röntgenstrahlungsempfänger 3 angeordneten, von einem Strahlenbündel 4 der Röntgenstrahlungsquelle 2 erfassten Bereiches 5 eines in einer Patientenebene 6 auf einem OP-Tisch 7 liegenden Patienten 8. Die Röntgenaufnahme muss sich dabei nicht auf einen Teil des Patienten 8 beschränken; sie kann vielmehr auch den gesamten Patienten 8 betreffen. Bei dem Röntgenaufnahmesystem 1 handelt es sich um ein C-Bogen-Röntgengerät, dessen C-Bogen 9 in bekannter Weise längs seines Umfanges in einem bestimmten Winkelbereich motorisch verstellbar ist, um 2D-Projektionen aus unterschiedlichen Projektionswinkeln zu gewinnen. Der Einfachheit halber wird eine punktförmige Röntgenstrahlungsquelle 2 und ein konusförmiges Strahlenbündel 4 angenommen. Bei dem Röntgenstrahlungsempfänger 3 handelt es sich um einen flachen Detektor. Die Patientenebene 6 liegt parallel zu dem Röntgenstrahlungsempfänger 3. Der zentrale Röntgenstrahl 11 steht senkrecht auf der Detektorebene 12.
Das Röntgenaufnahmesystem 1 umfasst weiterhin eine Vorrichtung 13 zur automatischen Visualisierung eines Röntgenstrahlungsbereiches. Diese Vorrichtung 13 weist eine Kamera 14, einen Bildschirm 15 und eine Darstellungseinrichtung 16 auf, siehe 3.
Die Kamera 14 ist zum automatischen Aufnehmen eines Bildes 17 des von dem Strahlenbündel 4 der Röntgenstrahlungsquelle 2 erfassten Bereiches 5 des Patienten 8 ausgebildet. Vorzugsweise umfasst das Bild 17 den gesamten Bereich 5 und darüber hinaus auch die Umgebung des Bereiches 5. Das Bild 17 kann aber auch nur einen Teil des Bereiches 5 umfassen. Bei der Kamera 14 handelt es sich um eine Videokamera und bei dem aufgenommenen Bild 17 um ein Videobild. Das Aufnehmen des Bildes 17 erfolgt bereits vor dem Beginn der Röntgenaufnahme, also noch bevor die Röntgenstrahlungsquelle 2 ein Strahlenbündel 4 aussendet. Das Aufnehmen setzt sich fort und dauert während der gesamten Röntgenaufnahme an. Die Kamera 14 ist vorteilhafterweise direkt über dem Patienten 8 angeordnet, so dass sie Aufnahmen des Patienten 8 und der Umgebung des Patienten 8, insbesondere Aufnahmen des oberhalb des Patienten 8 liegenden Raumes erstellen kann, die dem Blickwinkel des Arztes entsprechen, der typischerweise ebenfalls von oben auf den Patienten 8 blickt. Vorzugsweise ist die Kamera 14 am Röntgenstrahlungsempfänger 3 angebracht. Die Kamera 14 kann an bereits vorhandene Röntgenstrahlungsempfänger 3 nachträglich befestigt werden. Vorteilhafterweise ist die Kamera jedoch in dem Röntgenstrahlungsempfänger 3 integriert.
Der Bildschirm 15 ist zum automatischen Anzeigen des Bildes 17 oder eines Teiles davon ausgebildet. Dabei wird unter einem Bildschirm 15 jede für den hier beschriebenen Zweck geeignete Anzeigevorrichtung verstanden. Als Bildschirm 15 kann ein in dem Röntgenaufnahmesystem 1 bereits vorhandener Bildschirm oder ein zusätzlicher, lediglich zur Umsetzung der Erfinder eingesetzter Bildschirm 15 verwendet werden.
Das Anzeigen des aufgenommenen Bildes 17 erfolgt im Wesentlichen unverzögert, also zeitgleich mit den Aufnahmen des Bildes 17, so dass der Patient 8 und die Patientenumgebung in Echtzeit auf dem Bildschirm 15 angezeigt wird.
Die Darstellungseinrichtung 16 ist ausgebildet zum automatischen Darstellen eines der Schnittfläche des Strahlenbündels 4 mit der Patientenebene 6 entsprechenden virtuellen Aufnahmebereiches 18 der Röntgenaufnahme in dem angezeigten Bild 17 auf dem Bildschirm 15. Im einfachsten Fall erfolgt eine zweidimensionale Anzeige des virtuellen Aufnahmebereiches 18 auf dem Bildschirm 15. Vorteilhafterweise erfolgt die Darstellung des virtuellen Aufnahmebereiches 18 derart, dass dieser das ebenfalls dargestellte Bild 17 des Patienten 8 überlagert, so dass auf einen Blick die Anordnung des Röntgenstrahlungsbereiches relativ zu dem Patienten 8 ersichtlich wird. Der virtuelle Aufnahmebereich 18 wird dabei vorzugsweise durchscheinend dargestellt, so dass der Arzt darunter liegende Bereiche 19 des Patienten 8 dennoch erkennen kann.
Es ist in diesem Zusammenhang von Vorteil, wenn die Darstellungseinrichtung 16 darüber hinaus derart ausgebildet ist, dass der virtuelle Aufnahmebereich 18 wahlweise in das angezeigte Bild 17 ein- oder ausgeblendet werden kann.
Die Darstellungseinrichtung 16 ist ausgebildet zur farbigen Darstellung des virtuellen Aufnahmebereiches 18. Insbesondere wird dabei der virtuelle Aufnahmebereich 18 mehrfarbig dargestellt. Für eine rasche Erkennung des Gefahrenpotentials ist es von Vorteil, wenn die Farbdarstellung in Abhängigkeit von der Strahlenbelastung erfolgt. Der in 2 abgebildete virtuelle Aufnahmebereich 18 weist einen rot dargestellten und eine besonders hohe Strahlungsbelastung anzeigenden inneren Kernbereich 21 und einen grün dargestellten, eine geringere Strahlenbelastung darstellenden Randbereich 22 auf.
Das Darstellen des virtuellen Aufnahmebereiches 18 erfolgt bereits vor dem Erstellen der Röntgenaufnahme. Daher kann der Patient 8 für die anschließende Röntgenaufnahme richtig positioniert werden. Diese Positionierung umfasst auch die Einstellung der Größe des gewünschten tatsächlichen Aufnahmebereiches 5, sofern der virtuelle Aufnahmebereich 18 derart berechnet ist, dass er dem tatsächlichen Aufnahmebereich 5 entspricht.
Wird ein zusätzlicher Bildschirm 15 zur Anzeige des Bildes 17 und des virtuellen Aufnahmebereiches 18 eingesetzt, so befindet sich dieser vorzugsweise in unmittelbarer Nähe des Arztes, also entweder direkt am OP-Tisch 7, wie in dem in 1 dargestelltem Beispiel, oder aber an dem Röntgenstrahlungsempfänger 3, so dass sich der Arzt ohne große Mühe durch einen kurzen Blick auf den Bildschirm 15 über die Position des Patienten 8 relativ zu dem Strahlenbündel 4 informieren kann. Der Arzt erhält so unmittelbar Auskunft über die Position des tatsächlichen Aufnahmebereiches 5 einerseits sowie auch die Position seiner Hände 23 und eventueller anderer Objekte, wie beispielsweise medizinischer Instrumente, in dem Strahlenbündel 4.
Der auf dem Bildschirm 15 in dem angezeigten Bild 17 dargestellte virtuelle Aufnahmebereich 18 vergrößert sich aufgrund der konischen Form des Strahlenbündels 4, je weiter man sich dem Röntgenstrahlungsempfänger 3 nähert. Die Darstellung eines größeren virtuellen Aufnahmebereiches 24 ist dann sinnvoll, wenn die oberhalb des Patienten 8 befindenden Hände 23 des Arztes sich ansonsten außerhalb des üblicherweise angezeigten virtuellen Aufnahmebereiches 18 befinden würden, trotzdem sie sich in dem tatsächlich strahlungsgefährdeten Bereich, also im Kegel des Strahlenbündels 4 befinden. Mit punktierter Linie ist in den 1 und 2 ein größerer virtueller Aufnahmebereich 24 dargestellt, der dem tatsächlichen strahlungsgefährdeten Bereich oberhalb der Patientenebene 6 entspricht. Als Objektebene 25 dient hier eine virtuelle Ebene oberhalb der Patientenebene 6. Dieser größere virtuelle Aufnahmebereich 24 wird alternativ und/oder in zeitlicher Abfolge zu einem ersten virtuellen Aufnahmebereich 18 angezeigt. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt vor Beginn der Röntgenaufnahme eine Darstellung eines virtuellen Aufnahmebereiches 18, welcher dem tatsächlichen Aufnahmebereich 5 der späteren Röntgenaufnahme, also der Schnittfläche des Strahlenbündels 4 mit der Patientenebene 6, entspricht und anschließend, während der Röntgenaufnahme, erfolgt aus Sicherheitsgründen eine Darstellung eines größeren virtuellen Aufnahmebereiches 24, welcher dem tatsächlichen strahlungsgefährdeten Bereich in einer virtuellen Objektebene 25 oberhalb der Patientenebene 6 entspricht.
Im einfachsten Fall wird der virtuelle Aufnahmebereich 18 auf dem Bildschirm 15 in Form einer runden Kreisfläche angezeigt, wenn die Kamera 14 senkrecht auf den Röntgenstrahlungsempfänger 3 blickt, der Winkel der Kameraaufnahme also der Richtung des zentralen Röntgenstrahls 11 entspricht.
Die Größe des dargestellten virtuellen Aufnahmebereiches 18, insbesondere also der Durchmesser der Kreisfläche, ist von dem Abstand des Patienten 8 zum Röntgenstrahlungsempfänger 3 oder anders formuliert von dem Abstand 27 der Patientenebene 6 zu der Detektorebene 12 abhängig. Soll ein größerer virtueller Aufnahmebereich 24 dargestellt werden, wird dessen Größe ausgehend von diesem virtuellen Aufnahmebereich 18 von der Darstellungseinrichtung 16 berechnet.
Entsprechend dieser Abstandsabhängigkeit umfasst die Darstellungseinrichtung 16 weiterhin eine Einrichtung 26, siehe 3, zum automatischen Ermitteln des Abstandes des Patienten 8 von dem Röntgenstrahlungsempfänger 3. Alternativ ist die Einrichtung 26 ausgebildet zum automatischen Ermitteln des Abstandes des Patienten 8 von der Röntgenstrahlungsquelle 2.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Abstand 27 der Patientenebene 6 von der Detektorebene 12 mit Hilfe der Kamera 14 und einer geeigneten Kamerasoftware ermittelt. Diese Kamerasoftware ist ausgebildet zur motorischen Steuerung der Kameraposition und/oder zur Steuerung der Kamerafunktionen und/oder zur Auswertung von mit der Kamera 14 erstellten Bildern. In einer einfachen Ausführungsform wird mit Hilfe der Kamera 14 das auf den Patienten 8 gestrahlte Laser-Zielkreuz (nicht dargestellt) gesucht und anhand dieser Markierung der Abstand der Patientenebene 6 zu der Detektorebene 12 berechnet. Hierfür ist eine geeignete Kalibrierung der Kamera 14 bzw. der Einrichtung 26 bezogen auf das Röntgenaufnahmesystem 1 notwendig. Dabei sind verschiedene Methoden zur Kalibrierung möglich. Beispielsweise umfasst der Kalibriervorgang einen ersten Kalibrierungsschritt zur Kalibrierung der beiden Laserebenen des Laser-Zielkreuzes mit dem Kamerasystem mit Hilfe einer zwischen der Röntgenstrahlungsquelle 2 und dem Röntgenstrahlungsempfänger 3 platzierten, an dem Laser-Zielkreuz ausgerichteten und für eine Anzahl von Kalibrieraufnahmen parallel zu dem zentralen Röntgenstrahl 11 bewegten Kalibrierplatte (nicht dargestellt) und einen sich anschließenden zweiten Kalibrierschritt zur Kalibrierung des Kamerasystems mit dem Röntgenaufnahmesystem. Hierdurch kann die Lage des zentralen Röntgenstrahles 11 im Koordinatensystem 28 der Kamera 14 bestimmt werden. Im Anschluss an die Kalibrierung kann ein Abgleich des Koordinatensystems 28 der Kamera 14 mit dem Koordinatensystem 29 des Röntgenaufnahmesystems 1 erfolgen und Transformationen zwischen beiden Koordinatensystemen 28, 29 sind ohne weiteres möglich. Andere Methoden zur Abstandsbestimmung sind möglich, beispielsweise kann auch eine akustische oder eine klassische optische Abstandsmessung erfolgen.
Im Anschluss an die automatische Abstandsbestimmung durch die Kamera 14 bzw. die Einrichtung 26 wird von der Darstellungseinrichtung 16 die Schnittfläche zwischen der Patientenebene 6 und dem konischen Strahlenbündel 4 berechnet und als virtueller Aufnahmebereich 18 visualisiert, wie beispielhaft in 2 abgebildet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 13 zur Visualisierung eines Röntgenstrahlungsbereiches ist ausgebildet zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Vorzugsweise handelt es sich bei der Darstellungseinrichtung 16 um eine Datenverarbeitungseinheit, ausgebildet zur Durchführung aller Schritte entsprechend des hier beschriebenen Verfahrens, die in einem Zusammenhang mit der Verarbeitung von Daten stehen. Dies betrifft insbesondere die Ermittlung des Abstandes 27 durch Auswertung von Bildern der Kamera 14, die Berechnung der Schnittfläche zur Visualisierung des virtuellen Aufnahmebereiches 18 und die Ansteuerung des Bildschirms 15 zur Anzeige der virtuellen Aufnahmebereiches 18 in geeigneter Form zusätzlich zu dem Bild 17 des Patienten 8, insbesondere mehrfarbig und dabei das Bild 17 überlagernd.
Die Datenverarbeitungseinheit weist vorzugsweise eine Anzahl von Funktionsmodulen auf, wobei jedes Funktionsmodul ausgebildet ist zur Durchführung einer bestimmten Funktion oder einer Anzahl bestimmter Funktionen gemäß dem beschriebenen Verfahren. Bei den Funktionsmodulen kann es sich um Hardwaremodule oder Softwaremodule handeln. Mit anderen Worten kann die Erfindung, soweit es die Datenverarbeitungseinheit betrifft, entweder in Form von Computerhardware oder in Form von Computersoftware oder in einer Kombination aus Hardware und Software verwirklicht werden. Soweit die Erfindung in Form von Software, also als Computerprogramm, verwirklicht ist, werden sämtliche beschriebenen Funktionen durch Computerprogrammanweisungen realisiert, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner mit einem Prozessor ausgeführt wird. Dies betrifft insbesondere Computerprogrammanweisungen zum Berechnen eines der Schnittfläche des Strahlenbündels 4 mit der Objektebene 6 entsprechenden virtuellen Aufnahmebereiches 18 der Röntgenaufnahme und Computerprogrammanweisungen zum Darstellen des virtuellen Aufnahmebereiches 18 in einem angezeigten Bild 17 eines Bereiches 5 des Objektes 8. Die Computerprogrammanweisungen sind dabei auf an sich bekannte Art und Weise in einer beliebigen Programmiersprache verwirklicht und können dem Rechner in beliebiger Form bereitgestellt werden, beispielsweise in Form von Datenpaketen, die über ein Rechnernetz übertragen werden, oder in Form eines auf einer Diskette, einer CD-ROM oder einem anderen Datenträger gespeicherten Computerprogrammprodukts.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
So kann beispielsweise die Objektebene 6 schräg zu dem Röntgenstrahlungsempfänger 3 liegen. Der virtuelle Aufnahmebereich 18 weist dann – in einer von der dieser Variante entsprechend ausgebildeten Darstellungseinrichtung 16 berechneten zweidimensionalen Abbildung auf dem Bildschirm 15 – eine von der Kreisform abweichende Form auf. Auf dem Bildschirm 15 kann die Darstellung des Röntgenstrahlungsbereiches bei einer entsprechenden Anpassung der Berechnungen in der Darstellungseinrichtung 16 auch dreidimensional erfolgen. Anstelle des virtuellen Aufnahmebereiches 18 in Gestalt einer Schnittfläche kann dann auch (Teil-)Volumen des Strahlenbündels 4 dargestellt sein.
Bezugszeichenliste

1: Röntgenaufnahmesystem
2: Röntgenstrahlungsquelle
3: Röntgenstrahlungsempfänger
4: Strahlenbündel
5: tatsächlicher Aufnahmebereich
6: Patientenebene
7: OP-Tisch
8: Patient
9: C-Bogen
10: (frei)
11: zentraler Röntgenstrahl
12: Detektorebene
13: Vorrichtung zur Visualisierung
14: Kamera
15: Bildschirm
16: Darstellungseinrichtung
17: Bild
18: virtueller Aufnahmebereich
19: darunter liegender Bereich
20: (frei)
21: Kernbereich
22: Randbereich
23: Hand des Arztes
24: größerer virtueller Aufnahmebereich
25: Objektebene
26: Einrichtung zur Abstandsermittlung
27: Abstand
28: Koordinatensystem der Kamera
29: Koordinatensystem des C-Bogens-Gerätes

Claims

Verfahren zur Visualisierung eines während des Erstellens einer Röntgenaufnahme bestehenden Röntgenstrahlungsbereiches, wobei die Röntgenaufnahme wenigstens einen zwischen einer Röntgenstrahlungsquelle (2) und einem Röntgenstrahlungsempfänger (3) angeordneten, von einem Strahlenbündel (4) der Röntgenstrahlungsquelle (2) erfassten Bereich (5) eines in einer Objektebene (6) liegenden Objektes (8) betrifft, mit den Schritten: – Aufnehmen eines Videobildes (17) dieses Bereiches (5) des Objektes (8), – Anzeigen des Videobildes (17), – Darstellen wenigstens eines Teiles (18) des Strahlenbündels (4) in dem angezeigten Videobild (17).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Teil des Strahlenbündels ein virtueller Aufnahmebereich (18) der Röntgenaufnahme dargestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der dargestellte virtuelle Aufnahmebereich (18) der Schnittfläche des Strahlenbündels (4) mit der Objektebene (6) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Darstellen des virtuellen Aufnahmebereiches (18) bereits vor dem Erstellen der Röntgenaufnahme erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der virtuelle Aufnahmebereich (18) farbig dargestellt wird.
Vorrichtung (13) zur Visualisierung eines Röntgenstrahlungsbereiches zur Verwendung in einem Röntgenaufnahmesystem (1) mit einer Röntgenstrahlungsquelle (2) und einem Röntgenstrahlungsempfänger (3) zum Erstellen einer Röntgenaufnahme wenigstens eines zwischen der Röntgenstrahlungsquelle (2) und dem Röntgenstrahlungsempfänger (3) angeordneten, von einem Strahlenbündel (4) der Röntgenstrahlungsquelle (2) erfassten Bereiches (5) eines in einer Objektebene (6) liegenden Objektes (8), – mit einer Videokamera (14) zum Aufnahmen eines Videobildes (17) dieses Bereiches (5) des Objektes (8), – mit einem Bildschirm (15) zum Anzeigen des Videobildes (17), – mit einer Einrichtung (16) zum Darstellen wenigstens eines Teiles (18) des Strahlenbündels (4) in dem angezeigten Videobild (17).
Vorrichtung (13) nach Anspruch 6, mit einer Einrichtung (26) zum Ermitteln des Abstandes (27) des Objektes (8) von dem Röntgenstrahlungsempfänger (3).
Röntgenaufnahmesystem (1), – mit einer Röntgenstrahlungsquelle (2) und einem Röntgenstrahlungsempfänger (3) zum Erstellen einer Röntgenaufnahme wenigstens eines zwischen der Röntgenstrahlungsquelle (2) und dem Röntgenstrahlungsempfänger (3) angeordneten, von einem Strahlenbündel (4) der Röntgenstrahlungsquelle (2) erfassten Bereiches (5) eines in einer Objektebene (6) liegenden Objektes (8) und – mit einer Vorrichtung (13) nach Anspruch 6 oder 7.
Computerprogramm zur Visualisierung eines während des Erstellens einer Röntgenaufnahme bestehenden Röntgenstrahlungsbereiches, wobei die Röntgenaufnahme wenigstens einen zwischen einer Röntgenstrahlungsquelle (2) und einem Röntgenstrahlungsempfänger (3) angeordneten, von einem Strahlenbündel (4) der Röntgenstrahlungsquelle (2) erfassten Bereich (5) eines in einer Objektebene (6) liegenden Objektes (8) betrifft, – mit Computerprogrammanweisungen zum Berechnen wenigstens eines Teiles (18) des Strahlenbündels (4) und – mit Computerprogrammanweisungen zum Darstellen des wenigstens einen Teiles (18) des Strahlenbündels (4) in einem angezeigten Videobild (17) dieses Bereiches (5) des Objektes (8), wenn das Computerprogramm auf einem Rechner (13, 26) ausgeführt wird.