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Die Erfindung betrifft eine Röntgeneinrichtung für ein medizinisches Bildgebungssystem, insbesondere zur radiologischen Untersuchung von Patienten. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur medizinischen Bildgebung, wobei das Verfahren insbesondere mit der erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung ausführbar ist.
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Zur Durchführung einer Röntgenaufnahme eines Patienten wird entweder ein Rasterwandstativ, also ein senkrecht stehender Aufnahmetisch verwendet, insbesondere für Thoraxaufnahmen, oder aber der Patient liegt auf einem Aufnahmetisch mit waagerechter Lagerungsplatte. Bei einem solchen Patiententisch ist der Bildempfänger (Röntgendetektor oder Kassette) zumeist in einer Detektorlade unterhalb des Patiententisches angebracht.
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Zur Durchführung einer Röntgenaufnahme müssen Röntgenstrahler, Patient und Bildempfänger auf geeignete Weise zueinander positioniert werden. Hierzu sind die bekannten Aufnahmetische mit einer sogenannten schwimmenden Lagerungsplatte versehen. Das bedeutet, dass diese Tischplatte sowohl in Tischlängsrichtung (längs), als auch in Tischquerrichtung (quer) bewegbar ist, um einen Patienten von Kopf bis Fuß ohne Umlagerung röntgen zu können. Zu diesem Zweck ist auch die Detektorlade mit dem Bildempfänger in Tischlängsrichtung verschiebbar.
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Der Arbeitsablauf bei der Durchführung von Röntgenaufnahmen ist vergleichsweise komplex. Besonders aufwendig ist dabei das richtige Positionieren des Patienten relativ zu Röntgenstrahler und Bildempfänger.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Arbeitsablauf bei der Durchführung von Röntgenaufnahmen zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird durch eine Röntgeneinrichtung nach Anspruch 1 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 7 bzw. durch ein Computerprogramm nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die im Folgenden im Zusammenhang mit der Röntgeneinrichtung erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Verfahren sowie das erfindungsgemäße Computerprogramm und umgekehrt.
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Die vorliegende Erfindung geht von der Grundidee aus, vollständig auf eine Längs- und Querbewegbarkeit des Patiententisches, genauer gesagt der Lagerungsplatte des Patiententisches, zu verzichten. Stattdessen soll bei stationärer Lagerungsplatte der Bildempfänger in Längs- und Querrichtung bewegbar sein. Mit anderen Worten wird vorgeschlagen, anstelle einer schwimmenden Lagerungsplatte eine schwimmende Detektorlade einzusetzen.
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Statt einer aufwendigen, aktiven Positionierung von drei Systemkomponenten (Röntgenstrahler, Patiententisch, Bildempfänger) zueinander, ist erfindungsgemäß nur noch das Positionieren von zwei Komponenten erforderlich, nämlich von Röntgenstrahler und Bildempfänger. Anders ausgedrückt werden nur noch Röntgenstrahler und Bildempfänger bewegt, bei stationärer Lagerungsplatte.
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Aufgrund der feststehenden Lagerungsplatte sind Position und Lage des Patienten während der gesamten Aufnahmeprozedur unverändert. Der Patient muss während der Untersuchung nicht verschoben werden. Auch eine Bewegung des Patienten auf der Lagerungsplatte (Umlagerung) ist nicht erforderlich. Gleichzeitig entfallen die aufwendigen Antriebs- und Steuerungsmittel zum Bewegen der schweren Lagerungsplatte. Der Patiententisch umfasst weniger Bauteile, kann leichter und preiswerter hergestellt werden, wodurch sich die Kosten für die Röntgeneinrichtung insgesamt verringern. Es ist lediglich erforderlich, zusätzliche Antriebs- und Steuerungsmittel für die wesentlich kleinere und leichtere Detektorlade vorzusehen, sofern die Bewegung des Bildempfängers überhaupt mit Hilfe eines elektromotorischen Antriebs erfolgen soll. In einer besonders einfachen und kostengünstigen Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Bewegen des Bildempfängers ohne motorischen Antrieb manuell.
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Wird die Längs- und Querbewegung der Detektorlade motorisch ausgeführt, ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Bildempfänger automatisch positioniert wird. Vorzugsweise wird der Bildempfänger dabei in Abhängigkeit von einer Bewegung des Röntgenstrahlers und/oder in Abhängigkeit von einer (aufgrund einer solchen Bewegung erreichten) Position des Röntgenstrahlers bewegt. Insbesondere ist diese Bewegung derart ausgebildet, dass der Bildempfänger dem Röntgenstrahler folgt. Mit anderen Worten ist die Bewegung des Bildempfängers an die Bewegung des Röntgenstrahlers gekoppelt.
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Diese Koppelung kann sowohl über eine motorische Steuerung als auch über ein mechanisches Gestänge ausgeführt sein. Anders ausgedrückt kann in einer besonders kostengünstigen Lösung eine rein mechanische Koppelung des Bildempfängers mit dem Röntgenstrahler erfolgen, insbesondere derart, dass der Bildempfänger stets 1:1 der Bewegung des Röntgenstrahlers folgt. Alternativ hierzu ist eine antriebsgesteuerte, vorzugsweise automatische Positionierung des Bildempfängers möglich, die mit Hilfe einer geeigneten Ansteuerung entsprechender motorischer Antriebe verwirklicht wird. In diesem Fall ist keine mechanische Verbindung zwischen dem Röntgenstrahler und dem Bildempfänger erforderlich. Stattdessen sind motorische Antriebe für alle Achsen vorgesehen. Die entsprechende Motorsteuerung ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit geeigneten Mitteln zur Positionserkennung des Röntgenstrahlers bzw. des Bildempfängers verknüpft, so dass die Ansteuerung der Antriebsmotoren entsprechend der erfassten Positionen erfolgen kann.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, den Bildempfänger in der Tischebene zu drehen, genauer gesagt um eine senkrecht zu der Tischebene angeordnete Drehachse drehbar anzuordnen und /oder den Bildempfänger zu der Tischebene zu kippen, genauer gesagt um eine parallel zu der Tischebene angeordnete Kippachse kippbar anzuordnen. In diesem Fall kann der Bildempfänger beliebige Winkellagen zu der Lagerungsplatte einnehmen. Hierdurch kann (manuell oder motorisch) die Orientierung des Bildempfängers geändert werden, beispielsweise um bei einer Wirbelsäulen-Röntgenaufnahme die Diagonale des Bildempfängers vollständig auszunutzen bzw. um sicherzustellen, dass bei einer Schrägeinstrahlung der Zentralstrahl der Röntgenstrahlung senkrecht auf der Bildebene des Bildempfängers steht.
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Eine solche Drehung des Bildempfängers ist vorzugsweise mit einer entsprechenden Drehung der Röntgenstrahlenblende (Tiefenblende) des Röntgenstrahlers gekoppelt. Anders ausgedrückt erfolgt vorzugsweise nicht nur eine Bewegung des Bildempfängers in Abhängigkeit von einer (linearen) Bewegung des Röntgenstrahlers in der Tischebene relativ zu der Lagerungsplatte, also in Tischlängsrichtung und/oder in Tischquerrichtung bzw. in Abhängigkeit von einer erreichten Aufnahmeposition des Röntgenstrahlers, sondern es erfolgt auch eine Drehbewegung des Bildempfängers in Abhängigkeit von einer Drehbewegung bzw. einer erreichten Position der Röntgenstrahlenblende des Röntgenstrahlers. Hierzu ist die Röntgenstrahlenblende (manuell oder motorisch, z. B. über eine Fernbedienung steuerbar) in einer Ausführungsform der Erfindung um den Zentralstrahl der Röntgenstrahlung drehbar ausgeführt.
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Der Bildempfänger führt in diesem Fall also nicht nur eine Folgebewegung hinsichtlich der Bewegung des Röntgenstrahlers in der Tischebene (xy-Ebene) aus, sondern auch eine Folgebewegung hinsichtlich einer Bewegung eines Teils des Röntgenstrahlers, nämlich hinsichtlich der Drehbewegung der Röntgenstrahlenblende.
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Ein Kippen des Bildempfängers ist vorzugsweise mit einer entsprechenden Kippbewegung des Röntgenstrahlers gekoppelt. Anders ausgedrückt erfolgt vorzugsweise nicht nur eine Bewegung des Bildempfängers in Abhängigkeit von einer (linearen) Bewegung des Röntgenstrahlers in der Tischebene relativ zu der Lagerungsplatte, also in Tischlängsrichtung und/oder in Tischquerrichtung bzw. in Abhängigkeit von einer erreichten Aufnahmeposition des Röntgenstrahlers, sondern es erfolgt auch eine Kippbewegung des Bildempfängers in Abhängigkeit von einer Kippbewegung des Röntgenstrahlers zu der Tischebene (xy-Ebene) bzw. einer erreichten Position des Röntgenstrahlers.
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Zusätzlich kann die Linear- und/oder Dreh- bzw. Kippbewegung des Bildempfängers auch in Abhängigkeit von dem aufzunehmenden Patientenorgan erfolgen, anders ausgedrückt in Abhängigkeit von dem Organprogramm, welches die Röntgeneinrichtung steuert, beispielsweise für zentrierte und dezentrierte Aufnahmen. In einer weiteren Ausbaustufe sind geeignete Mittel zum vorzugsweise automatischen Erkennen von Position und/oder Lage des Patienten auf der Lagerungsplatte vorgesehen, beispielsweise geeignete Kameras in Verbindung mit geeigneten Bildauswerteprogrammen, die anhand des Ortes und der Orientierung des Patienten das für die nächste Röntgenaufnahme interessante relevante Organ des Patienten erkennen und über eine Verknüpfung mit den Steuermitteln den Röntgenstrahler (automatisch) in die gewünschte Aufnahmeposition relativ zu dem betreffenden Organ bewegen. Dieser Bewegung des Röntgenstrahlers folgt dann erneut der Bildempfänger, so dass in diesem Fall ein besonders vorteilhafter, vorzugsweise vollautomatischer Arbeitsablauf bei der Durchführung der Röntgenaufnahmen möglich ist. Dabei wird, nachdem der Patient auf der Lagerungsplatte des Patiententisches gelagert wird, der Röntgenstrahler gemäß des gewählten Organprogramms in die geeignete Aufnahmeposition relativ zu dem Patienten gebracht. Der Bildempfänger folgt der Bewegung des Röntgenstrahlers, nämlich der Bewegung in x- und y-Richtung sowie entsprechend der Drehung der Röntgenstrahlenblende des Röntgenstrahlers bzw. der Kippbewegung des Röntgenstrahlers, so dass sich der Bildempfänger am Ende seiner Bewegung zentriert und in der gewünschten Winkelorientierung unter dem Röntgenstrahler befindet. Anschließend wird die gewünschte Röntgenaufnahme des Patienten durchgeführt.
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Die Erfindung ist insbesondere bei konstruktiv einfachen und kostengünstigen Röntgeneinrichtungen einsetzbar. Dennoch muss auf eine gute Bedienbarkeit, wie sie durch das automatische Nachführen des Bildempfängers erreicht wird, nicht verzichtet werden.
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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.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung von Röntgenstrahler, Patiententisch und Bildempfänger nach dem Stand der Technik,
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2 eine schematische Ansicht von Röntgenstrahler, Patiententisch und Bildempfänger gemäß der Erfindung,
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3 eine schematische Ansicht der strukturellen Elemente der erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung.
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Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.
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Nachfolgend wird eine Röntgeneinrichtung 1 für ein medizinisches Bildgebungssystem zur radiologischen Untersuchung von Patienten 4 beschrieben. Im Beispiel ist diese Röntgeneinrichtung 1 zur radiographischen Untersuchung (konventionelles Röntgen) in einem Untersuchungsraum angeordnet.
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Nach dem Stand der Technik umfasst eine solche Röntgeneinrichtung 101 einen Röntgenstrahler 102, einen Bildempfänger 103, der zur Durchführung von Röntgenaufnahmen des Patienten 4 mit dem Röntgenstrahler 102 zusammenwirkt, und einen Patiententisch 105, dessen Lagerungsplatte 106 zur Lagerung des Patienten 4 während der Röntgenaufnahmen dient, wobei der im Beispiel an einem Deckenstativ 20 angebrachte Röntgenstrahler 102 in x- und y-Richtung bewegbar ist, wobei die Lagerungsplatte 106 schwimmend in x- und y-Richtung bewegbar ist und wobei der Bildempfänger 103, genauer gesagt die den Bildempfänger 103 tragende Detektorlade, in Tischlängsrichtung (x-Richtung) 8 bewegbar ist, siehe 1.
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Die erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung 1, siehe 2 und 3, umfasst einen ebenfalls in x- und y-Richtung bewegbaren Röntgenstrahler 2, sowie einen Patiententisch 5 und einen Bildempfänger 3. Der Röntgenstrahler 2 ist an einem Bodenstativ 21 befestigt.
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Der Röntgenstrahler 2 umfasst eine von einem Röntgenschutzgehäuse umgebene Röntgenröhre 17 als Röntgenstrahlungsquelle. Der Hochspannungsgenerator zum Betrieb der Röntgenröhre 17 ist nicht dargestellt. An dem Röntgenschutzgehäuse ist die Tiefenblende 19 mit dem Lichtvisier befestigt. Die Tiefenblende 19 besteht u. a. aus Bleilamellenpaaren zur Röntgenstrahlbegrenzung, genauer gesagt zur Begrenzung des Röntgenstrahlenbündels und zur Reduzierung extrafokaler Strahlung. Die Tiefenblende 19 umfasst außerdem einen röntgendurchlässigen Spiegel und eine Lichtquelle. Damit lässt sich das Röntgenstrahlenfeld auf dem Patienten 4 optisch darstellen.
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Die in der Regel, so wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, waagerechte Lage der Lagerungsplatte 6 definiert die Tischebene 7 des Patiententisches 5. Die Lagerungsplatte 6 ist feststehend, d.h. in der Tischebene (xy-Ebene) 7, also sowohl in x-Richtung, d. h. in Tischlängsrichtung 8, als auch in y-Richtung, d. h. in Tischquerrichtung 9, unbeweglich. Diese stationäre Lagerungsplatte 6 kann jedoch höhenverstellbar sein, wenn es sich bei dem Patiententisch 5 um einen Hubtisch handelt, der in Richtung Boden bzw. Decke angehoben oder abgesenkt werden kann.
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Zur Durchführung der Röntgenaufnahmen wird zunächst mit Hilfe geeigneter erster Positionserkennungsmitteln 11 zum Erkennen der Position des Patienten 4, beispielsweise einer Anzahl 3D-Kameras, die Position und/oder Lage des Patienten 4 auf der Lagerungsplatte 6 automatisch erkannt und der Röntgenstrahler 2 wird in Abhängigkeit von der erkannten Position und/oder Lage und dem gewählten Organprogramm mittels geeigneter erster Antriebsmittel 13, insbesondere mittels elektromotorischer Antriebe, automatisch in eine gewünschte Aufnahmeposition bewegt, wobei die Ansteuerung dieser Antriebsmittel 13 durch erste Steuerungsmittel 12, etwa eine geeignete Motorsteuerung, erfolgt.
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Erfindungsgemäß erfolgt gleichzeitig mit dieser Ausrichtung des Röntgenstrahlers 2 oder unmittelbar daran anschließend eine entsprechende Folgebewegung, also eine entsprechende Positionierung des Bildempfängers bzw. eine Ausrichtung des Bildempfängers auf den Röntgenstrahler 2. Der im illustrierten Beispiel als Bildempfänger im engeren Sinne dienende Röntgendetektor 3 liegt in einer Detektorlade 18 ein, die unterhalb der Lagerungsplatte 6 positioniert ist. Die Detektorlade 18 mit dem Röntgendetektor 3 ist in Tischlängsrichtung (x-Richtung) 8 und in Tischquerrichtung (y-Richtung) 9 relativ zu der Lagerungsplatte 6 während der Untersuchung, d. h. zwischen den Röntgenaufnahmen, bewegbar. Im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Patiententischen 105 weisen die für die Erfindung einsetzbaren Patiententische 5 nicht nur Antriebsmittel 16 zum Bewegen des Röntgendetektors 3 bzw. der Detektorlade 18 in Tischlängsrichtung (x-Richtung) 8 auf. Zusätzlich sind diese zweiten Antriebsmittel 16 geeignet zum Bewegen des Röntgendetektors 3 bzw. der Detektorlade 18 in Querrichtung (y-Richtung) 9. Die zweiten Antriebsmittel 16 sind zudem zur Ausführung einer Drehbewegung des Röntgendetektors 3 bzw. der Detektorlade 18 und zur Ausführung einer Kippbewegung des Röntgendetektors 3 bzw. der Detektorlade 18 ausgebildet. Ein unterhalb der Lagerungsplatte angeordnetes, kombiniertes Dreh- und Kipplager (nicht dargestellt) ermöglicht ein entsprechendes Drehen des Röntgendetektors 3 in der Tischebene 7, wobei die Drehachse 23 senkrecht zu der xy-Ebene 7 liegt sowie ein entsprechendes Kippen des Röntgendetektors 3 in der Tischebene 7, wobei die Kippachse 24 parallel zu der xy-Ebene 7 liegt. Der Röntgendetektor 3 ist somit in der gesamten Tischebene 7 frei bewegbar und positionierbar und kann daher die gewünschte Lage relativ zu dem Röntgenstrahler 2 einnehmen. Insbesondere kann der Röntgendetektor 3 bei einer Schrägeinstrahlung gekippt werden, so dass der Zentralstrahl 25 der Röntgenstrahlung auch in diesem Fall senkrecht zu der Bildebene des Röntgendetektor 3 liegt.
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Bei den zweiten Antriebsmitteln 16, welche die Bewegung der Detektorlade 18 (Linear- und Drehbewegung in der xy-Ebene 7 bzw. Kippbewegung relativ zu der xy-Ebene 7) ermöglichen, handelt es sich um elektromotorische Antriebe. Die Antriebe werden dabei mit Hilfe zweiter Steuerungsmittel 15, wie geeigneter Motorsteuerungen, angesteuert. Die Ansteuerung erfolgt dabei derart, dass die Bewegung der Detektorlade 18 und damit die Bewegung des Röntgendetektors 3 in Abhängigkeit von der zuvor erfolgten Bewegung des Röntgenstrahlers 2 und/oder in Abhängigkeit von der eingenommenen Position des Röntgenstrahlers 2 erfolgt. Dabei kann es sich um Bewegungen des Röntgenstrahlers 2 in x-Richtung 8 und/oder y-Richtung 9 und/oder um Dreh- oder Kippbewegungen des Röntgenstrahlers 2 oder von Teilen des Röntgenstrahles 2 handeln. Hierzu sind die zweiten Steuerungsmittel 15 mit zweiten Positionserkennungsmitteln 14, insbesondere geeigneten Sensoren, zum Erkennen der Position des Röntgenstrahlers 2 verbunden.
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Nicht verwechselt werden darf die erfindungsgemäße Querbewegung des Röntgendetektors 3 in y-Richtung 9 mit derjenigen Bewegung des Röntgendetektors 3 quer zu der Tischlängsrichtung, die während der Entnahme des Röntgendetektors 3 aus der Detektorlade 18 stattfindet. Aus dem Stand der Technik sind anders ausgedrückt lediglich Querbewegungen des Röntgendetektors 3 relativ zur der Detektorlade 18 bekannt, beispielsweise dergestalt, dass der Detektor 3 auf einem Einschubblech aus der Detektorlade 18 heraus- bzw. in die Detektorlade 18 hineingeschoben wird (Schubladenprinzip). Bisher nicht bekannt ist jedoch eine Querbewegung der den Röntgendetektor 3 tragenden Detektorlade 18. Mit anderen Worten ist eine gemeinsame, gekoppelte Bewegung von Detektorlade 18 und Röntgendetektor 3 in y-Richtung 9 bisher unbekannt. In diesem Sinne ist unter dem Begriff des „Bildempfängers“ stets die Kombination von Röntgendetektor 3 und Detektorlade 18 zu verstehen. Bisher ebenso wenig bekannt ist eine Querbewegung der Detektorlade 18 als Folgebewegung auf eine Bewegung des Röntgenstrahlers 2, nämlich in Abhängigkeit von einer Bewegung bzw. einer Position des Röntgenstrahlers 2.
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Anstelle eines „mobilen“, in eine Detektorlade 18 einlegbaren Röntgendetektors 3, wie zuvor beschrieben, kann grundsätzlich auch ein „fest eingebauter“ (im Sinne von dauerhaft mit dem Patiententisch 5 bzw. der Röntgeneinrichtung 1 verbundener) Bildempfänger mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sofern die erfindungsgemäße Bewegbarkeit des Bildempfängers gewährleistet ist.
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Die Erfindung ist bei jeder Art von Röntgeneinrichtung 1 einsetzbar. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Verwendung bei Röntgeneinrichtungen 1, deren Röntgenstrahler 2 an einem bodengebundenen Stativ 21 angebracht ist. Röntgeneinrichtungen 1 mit solchen Bodenstativen 21 sind besonders preiswert und erlauben damit, in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung, eine konstruktiv besonders einfache und robuste, zugleich preiswerte Ausführung der Röntgeneinrichtungen 1.
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Damit bei einem stationären Patiententisch 5 der Röntgenstrahler 2 auch bei einer Verwendung eines Bodenstativs 21 in die gewünschte Aufnahmeposition oberhalb des entsprechenden Organs des Patienten 4 bewegt werden kann, ist der Röntgenstrahler 2 vorzugsweise an einem Tragarm 22 befestigt, der ausziehbar oder auf andere geeignete Art und Weise verlängerbar ist, insbesondere um die notwendige Längs- und Querbewegung des Röntgenstrahlers 2 relativ zu dem Patiententisch 5 zu ermöglichen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann rechnergestützt durchgeführt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn zumindest die ersten oder zweiten Positionserkennungsmittel 11, 14 und/oder die ersten oder zweiten Steuerungsmittel 12, 15 vollständig oder teilweise als Computerprogramm ausgeführt sind. Dass die Röntgeneinrichtung 1 selbst über eine zentrale Steuereinheit 10 verfügt, die größtenteils als Computerprogramm realisiert ist, ist bekannt. Die Positionserkennungsmittel 11, 14 und Steuerungsmittel 12, 15 sind vorzugsweise als Teile der zentralen Steuereinheit 10 ausgeführt bzw. mit dieser verbunden.
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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.
