DE102016204676A1

DE102016204676A1 - Röntgenbilddetektor und Röntgenbildgebungsgerät mit einer Kollisionserkennungseinheit sowie Verfahren zum Erkennen einer Kollision

Info

Publication number: DE102016204676A1
Application number: DE102016204676.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander Gemmel; Gerhard Kleinszig; Verena Schmidt; Markus Weiten
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2017-03-09

Abstract

Die Erfindung gibt einen Röntgenbilddetektor (1) an, wobei mindestens eine Kollisionserkennungseinheit (2) vorgesehen ist, die auf oder in der Oberfläche des Röntgenbilddetektors (1) derart ausgebildet ist, dass eine Kollision mit einem Objekt (11) erkennbar ist. Ein Röntgenbildgebungsgerät (8) mit einem derartigen Röntgenbilddetektor (1) sowie ein Verfahren zum Erkennen einer Kollision werden ebenfalls angegeben.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Röntgenbilddetektor mit einem Streustrahlenraster und ein Röntgenbildgebungsgerät mit einer Kollisionserkennungseinheit sowie ein Verfahren zum Erkennen einer Kollision.
Hintergrund der Erfindung
In der Chirurgie werden sehr häufig mobile Röntgenbildgebungsgeräte mit einem C-Bogen verwendet, die manuell oder motorisiert gesteuert bewegt und positioniert werden. Die Positionierung erfolgt oftmals über einer offenen Operationswunde, in der Instrumente und/oder Implantate stecken und auch teilweise über die Operationswunde hinaus ragen, wie beispielsweise die sogenannten K-Drähte bei einer Wirbelsäulenoperation.
Deshalb wäre es von Vorteil, eine Kollisionswarnung bzw. einen Kollisionsschutz bei motorisierten C-Bogen Röntgengeräten zu integrieren. Eine der kritischsten Stellen für eine Kollision mit Instrumenten ist rund um den Detektor und insbesondere an der Detektorfläche. Ein Schutz an der Detektorfläche stellt in der Regel ein Problem dar, da dabei ein Kollisionssensor sich im Strahlengang befinden würde und somit potenziell die Bildqualität des C-Bogen Röntgengeräts beeinflusst.
Zurzeit werden mechanische Lösungen zur Kollisionsdetektion am Detektorgehäuse verwendet, wie beispielswiese beim Modell Artis Zeego der Siemens AG, die jedoch nicht oder unzureichend bei dünnen Instrumenten bzw. Objekten, wie zum Beispiel bei Kirschnerdrähten, auslösen.
In der nachveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2015 208 702 A1 wird ein taktiler Kollisionssensor offenbart. Er umfasst eine gewebeartige, leitfähige erste Sensorschicht, eine elektrisch isolierende Trennschicht und eine leitfähige, gewebeartige zweite Sensorschicht. Sie bilden einen flächigen taktilen Sensor in einer sandwichartigen Struktur. Die Trennschicht ist beispielsweise aus Schaumstoff und besitzt Durchbrüche, durch die hindurch die erste und die zweite Sensorschicht sich bei einem Zusammendrücken der Trennschicht berühren können, wodurch ein elektrischer Kontakt gebildet wird, der erfasst werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Röntgenbilddetektor und ein Röntgenbildgebungsgerät mit einer Kollisionserkennung sowie ein Verfahren zum Erkennen einer Kollision anzugeben, die eine Kollision auch mit dünnen und/oder kleinen Objekten sicher erkennen.
Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit dem Röntgenbilddetektor, dem Röntgenbildgebungsgerät und dem Verfahren der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird eine Sensormatte (= Kollisionserkennungseinheit) an der Detektorfläche eines Röntgenbilddetektors angebracht. Die Sensormatte umfasst zwei Metallgitter und eine Schaumstoffzwischenschicht mit Durchbrüchen (= Löcher), die durch eine Kollision mit einem Objekt zusammengedrückt werden, wobei sich die Metallgitter zumindest teilweise berühren und einen elektrischen Kontakt schließen. Die Metallgitter sind so ausgeführt, dass sie einen möglichst geringen Einfluss auf die Bildqualität bei einer Röntgenbildaufnahme haben. Daher werden die Metallgitter mit dem Streustrahlenraster des Röntgenbilddetektors kombiniert oder in das Streustrahlenraster integriert.
Um die örtliche Position einer Kollision des Objekts mit dem Röntgenbilddetektor abzuschätzen, kann die Detektorfläche durch mehrere Sensormatten oder ein Sensormatten-Array abgedeckt werden. Die Sensormatten sind mit einem oder mehrerem Microcontrollern (= Auswerteeinheit) verbunden. Der Microcontroller kann die Signale aus den Sensormatten empfangen, analysieren und daraus die örtlich Lage der detektierten Kollision mit dem Objekt näherungsweise ermitteln. Diese abgeschätzte Position kann für eine Korrektur der Bewegung des Röntgenbilddetektors verwendet werden.
Die Erfindung beansprucht einen Röntgenbilddetektor, wobei mindestens eine Kollisionserkennungseinheit (2), die auf oder in der einer Röntgenstrahlung zugewandten Oberfläche derart ausgebildet ist, dass eine Kollision mit einem Objekt (11) erkennbar ist und keinen oder lediglich einen geringen Einfluss auf die Qualität einer Röntgenbildaufnahme hat.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass auch eine Kollision mit einem kleinen und/oder dünnen Objekt auf der Detektorfläche, also auf der Fläche, durch die eine Röntgenstrahlung in den Röntgenbilddetektor eintritt, erkannt wird.
In einer Weiterbildung kann die Kollisionserkennungseinheit als Sensormatte ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Sensormatte sandwichförmig ausgebildet und weist auf:

– zwei elektrisch leitfähige Metallgitter und
– eine zwischen den Metallgittern angeordnete löchrige, elastischen Zwischenschicht,
– wobei bei einer Kollision mit einem Objekt die Zwischenschicht komprimiert wird und die beiden Metallgitter sich zumindest punktuell berühren.

In einer weiteren Ausführungsform kann in Richtung der Röntgenstrahlung ein Streustrahlenraster angeordnet sein, wobei die Struktur der Metallgitter die Struktur des Streustrahlenrasters aufweist und die beiden Strukturen zur Deckung gebracht sind, um einen möglichst geringen Einfluss auf eine Röntgenbildaufnahme zu haben. Dadurch bilden die beiden Metallgitter eine Art Ergänzung des Streustrahlenrasters.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bildet die Sensormatte das Streustrahlenraster oder ist ein Teil des Streustrahlenrasters.
Bevorzugt kann die Zwischenschicht aus einem Schaumstoff gebildet sein. Dadurch lässt sich die Sensormatte sehr reversibel und leicht verformen.
Die Erfindung beansprucht auch ein Röntgenbildgebungsgerät mit einem erfindungsgemäßen Röntgenbilddetektor und mit einer mit der Kollisionserkennungseinheit elektrisch oder funktechnisch verbundenen Auswerteeinheit, die eine Kollision aus Signalen oder Daten der Kollisionserkennungseinheit ermitteln kann.
In einer Weiterbildung weist das Röntgenbildgebungsgerät einen C-Bogen auf, wobei an einem Ende der Röntgenbilddetektor angeordnet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Röntgenbildgebungsgerät Räder oder Rollen auf, auf denen das Röntgenbildgebungsgerät auf einer Bodenoberfläche frei im Raum, beispielsweise im Operationssaal, verfahrbar ist.
Die Erfindung beansprucht auch ein Verfahren zur Erkennung einer Kollision eines Röntgenbilddetektors mit einem Objekt, wobei eine in oder auf einem Streustrahlenraster des Röntgenbilddetektors ausgebildete Kollisionserkennungseinheit von dem Objekt derart verformt wird, dass ein Kontakt zwischen zwei parallel angeordneten Metallgittern der Kollisionserkennungseinheit hergestellt wird und der Kontakt elektrisch erfasst wird.
Die Erfindung beansprucht außerdem ein Verfahren zur Erkennung einer Kollision eines Röntgenbilddetektors mit einem Objekt, wobei eine in oder auf der einer Röntgenstrahlung zugewandten Oberfläche des Röntgenbilddetektors ausgebildete Kollisionserkennungseinheit von dem Objekt derart verformt wird, dass ein Kontakt zwischen zwei parallel angeordneten Metallgittern der Kollisionserkennungseinheit hergestellt wird und der Kontakt elektrisch erfasst wird.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen eines Ausführungsbeispiels anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
Es zeigen:
1: einen Röntgenbilddetektor mit Kollisionserkennungseinheiten,
2: einen Querschnitt durch eine Kollisionserkennungseinheit und
3: ein mobiles Röntgenbildgebungsgerät im operativen Umfeld.
Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
1 zeigt einen Röntgenbilddetektor 1 mit einem Streustrahlenraster 2, der von einem Röntgenstrahler ausgehende und einen Patienten durchdringende Röntgenstrahlung von der unerwünschten Streustrahlung befreit, bevor die Röntgenstrahlung auf die röntgensensitiven Zellen des Röntgenbilddetektors 1 treffen. Auf das Streustrahlenraster 2 sind in Richtung der einfallenden Röntgenstrahlung vier Sensormatten 2 angeordnet, die die Kollisionserkennungseinheiten des Röntgenbilddetektors 1 bilden. Anzahl, Größe und Form der Sensormatten 2 werden an dem zu detektierenden Bedarf (= Kollisionen mit Objekten) angepasst.
Die Sensormatten 2 können alternativ auch ein Teil des Streustrahlenrasters 3 sein, oder diesen sogar ganz ersetzen. Dazu sind die Sensormatten 2 so aufgebaut, dass sie eine Bildaufnahme durch den Röntgenbilddetektor 1 möglichst wenig stören oder die Funktion des Streustrahlenrasters 3 teilweise oder komplett übernehmen. Zu diesem Zweck sind die Sensormatten 2 wie in 2 dargestellt aufgebaut.
2 zeigt einen Querschnitt durch eine Sensormatte 2. Die Sensormatte 2 ist sandwichartig aufgebaut. Sie weist zwei parallel angeordnete Metallgitter 4 auf, zwischen denen sich eine Zwischenschicht 5 aus Schaumstoff befindet. Die Zwischenschicht 5 weist im Schaumstoff durchgehende Löcher 6 auf, durch die die beiden Metallgitter 4 bei einer Kollision mit einem Objekt sich berühren können, da dabei die Zwischenschicht 5 zusammengepresst wird. Es kommt dabei zu einem elektrischen Kurzschluss, der mit Hilfe der Auswerteeinheit 16 ermittelt werden kann. Die Auswerteeinheit 16 ist mit den elektrischen Leitungen 7 mit den Metallgittern 4 elektrisch verbunden.
Durch geeignete Positionierung der Anschlüsse der elektrischen Leitungen 7 an die Metallgitter 4, kann auch die örtliche Position der Kollision näherungsweise ermittelt werden. Alternativ kann eine Vielzahl von Sensormatten 2 zum Einsatz kommen, die ebenfalls eine örtliche Auflösung einer Kollision ermöglichen. Im einfachsten Fall wird der elektrische Widerstand zwischen den beiden Metallgittern 4 bestimmt.
Die Struktur der Metallgitter 4 ist an die Struktur des Streustrahlenrasters 3 angepasst, so dass der Einfluss auf die Röntgenbildgebung minimiert wird. Die Gitterstruktur des Metallgitters 3 kann auch so ausgebildet sein, dass die Sensormatte 2 die Funktion des Streustrahlrasters 3 übernehmen kann.
3 zeigt eine räumliche Ansicht eines Röntgenbildgebungsgeräts 8 mit einem C-Bogen 14. An den Enden des C-Bogens 14 sitzen ein Röntgenbilddetektor 1 bzw. ein Röntgenstrahler 9. Der C-Bogen 14 kann sich in die durch das Bezugszeichen 14 angedeutete Richtungen vertikal und rotatorisch bewegen. Außerdem ist das Röntgenbildgebungsgerät 8 auf den Rollen 18 auf einer Bodenoberfläche verfahrbar und dadurch mobil.
Auf dem Operationstisch 10 befindet sich ein Patient 11, der operiert wird. Aus einer Operationswunde 12 ragen Instrumente 17. Ein Instrument 17 kollidiert gerade mit dem Röntgenbilddetektor 1 an dem Kollisionsort 13.
Der Röntgenbilddetektor 1 weist auf seiner Unterseite eine Sensormatte 2 gemäß der 1 und 2 auf. Mit Hilfe der Sensormatte 2 und einer nicht dargestellten Auswerteeinheit kann die Kollision mit dem Instrument 11 am Kollisionsort 13 ermittelt und die örtlichen Position der Kollision abgeschätzt werden. Bei Ermittlung einer Kollision wird die Bewegung des C-Bogens 14 gestoppt und der C-Bogen 14 eventuell in eine Ausweichrichtung bewegt.
Die Erfindung wurde am Beispiel einer Ausführungsform mit Streustrahlenraster beschrieben. Analog kann die Kollisionserkennungseinheit in der Detektoroberfläche integriert werden oder auf dieser angeordnet sein.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung durch die offenbarten Beispiele nicht eingeschränkt und andere Variationen, insbesondere ohne Streustrahlenraster, können vom Fachmann daraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Röntgenbilddetektor
2: Sensormatte
3: Streustrahlenraster
4: Metallgitter
5: Zwischenschicht
6: Loch
7: elektrische Leitung
8: Röntgenbildgebungsgerät
9: Röntgenstrahler
10: Operationstische
11: Patient
12: Operationswunde
13: Kollisionsort
14: C-Bogen
15: Bewegungsrichtungen des C-Bogens
16: Auswerteeinheit
17: Instrument
18: Rolle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015208702 A1 [0005]

Claims

Röntgenbilddetektor (1) gekennzeichnet durch: – mindestens eine Kollisionserkennungseinheit (2), die auf oder in der einer Röntgenstrahlung zugewandten Oberfläche derart ausgebildet ist, dass eine Kollision mit einem Objekt (11) erkennbar ist und keinen oder lediglich einen geringen Einfluss auf die Qualität einer Röntgenbildaufnahme hat.
Röntgenbilddetektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionserkennungseinheit als Sensormatte (2) ausgebildet ist.
Röntgenbilddetektor (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormatte (2) sandwichförmig ausgebildet ist und aufweist: – zwei elektrisch leitfähige Metallgitter (4) und – eine zwischen den Metallgittern (4) angeordnete löchrige, elastischen Zwischenschicht (5), – wobei bei einer Kollision mit dem Objekt (11) die Zwischenschicht (5) komprimiert wird und die beiden Metallgitter (4) sich zumindest punktuell berühren.
Röntgenbilddetektor (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung der Röntgenstrahlung ein Streustrahlenraster angeordnet ist, wobei die Struktur der Metallgitter (3) die Struktur des Streustrahlenrasters (3) aufweist und die beiden Strukturen zur Deckung gebracht sind, um einen möglichst geringen Einfluss auf eine Röntgenbildaufnahme zu haben.
Röntgenbilddetektor (1) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormatte (4) ein Streustrahlenraster (3) bildet oder ein Teil des Streustrahlenrasters (3) ist.
Röntgenbilddetektor (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (5) aus einem Schaumstoff gebildet ist.
Röntgenbildgebungsgerät (8) mit einem Röntgenbilddetektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: – eine mit der Kollisionserkennungseinheit (2) elektrisch oder funktechnisch verbundene Auswerteeinheit (16), die ausgebildet ist, eine Kollision aus Signalen oder Daten der Kollisionserkennungseinheit (2) zu ermitteln.
Röntgenbildgebungsgerät (8) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch: – einen C-Bogen (14), wobei an einem Ende der Röntgenbilddetektor (1) angeordnet ist.
Röntgenbildgebungsgerät (8) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch: – Räder oder Rollen (18), auf denen das Röntgenbildgebungsgerät (8) auf einer Bodenoberfläche frei im Raum verfahrbar ist.
Verfahren zur Erkennung einer Kollision eines Röntgenbilddetektors (1) mit einem Objekt (11), wobei eine in oder auf einem Streustrahlenraster (3) des Röntgenbilddetektors (1) ausgebildete Kollisionserkennungseinheit (2) von dem Objekt (11) derart verformt wird, dass ein Kontakt zwischen zwei parallel angeordneten Metallgittern (4) der Kollisionserkennungseinheit (2) hergestellt wird und der Kontakt elektrisch erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 10 mit einem Röntgenbilddetektor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6.
Verfahren zur Erkennung einer Kollision eines Röntgenbilddetektors (1) mit einem Objekt (11), wobei eine in oder auf der einer Röntgenstrahlung zugewandten Oberfläche des Röntgenbilddetektors (1) ausgebildete Kollisionserkennungseinheit (2) von dem Objekt (11) derart verformt wird, dass ein Kontakt zwischen zwei parallel angeordneten Metallgittern (4) der Kollisionserkennungseinheit (2) hergestellt wird und der Kontakt elektrisch erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 12 mit einem Röntgenbilddetektor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6.