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Die Erfindung betrifft eine mobile C-Bogen-Röntgenvorrichtung zur Aufnahme tomosynthetischer Bilddatensätze.
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Es ist bekannt, C-Bogen-Röntgenvorrichtungen zur intraoperativen 3D-Röntgenbildgebung einzusetzen. Dabei können mobile oder auch fest installierte C-Bogen-Röntgenvorrichtungen verwendet werden. Unter einer mobilen C-Bogen-Röntgenvorrichtung wird dabei eine mobil einsetzbare, insbesondere auf dem Boden verfahrbare Röntgenvorrichtung verstanden, die beispielsweise in unterschiedlichen Räumen einer Klinik verwendet werden kann. Bei einer fest installierten C-Bogen-Röntgenvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine in einem Raum boden- oder deckenmontierte Röntgenvorrichtung handeln. Diese zuletzt genannten, stationären C-Bogen-Röntgenvorrichtungen sind häufig vollständig, d.h. in allen Freiheitsgraden, motorisiert und bewegbar.
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Als Beispiel einer Röntgenbildgebung ist die Tomosynthese bekannt. Bei einer typischen tomosynthetischen Untersuchung wird das Untersuchungsobjekt aus einem begrenzten Winkelbereich beleuchtet. Ein üblicher 3D-Scan, welcher auf einer Bahn durchgeführt wird, die um den Patienten herumführt, benötigt in der Regel einen mehr als 180° großen Rotationsbereich und gegebenenfalls Raum für zusätzliche lineare Verfahrwege. Aufgrund dieses Platzbedarfes sind die Auswirkungen des 3D-Scans auf den chirurgischen Workflow sehr groß. Es werden z.B. Sicherungen von sterilen Abdeckungen sowie Sicherungen von Schläuchen etc. benötigt, was zu nicht unerheblichen Verzögerungen führt.
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Statt den Scan um den Patienten herumzuführen, ist es bekannt, die Rotation einer Detektor-Strahler-Anordnung auf einer Bahn oberhalb bzw. unterhalb des Patienten zur Generierung tomographischer Datensätze zu nutzen. Dies ist allgemein als zirkulare Tomosynthese (Zirkulartomosynthese) bekannt.
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Wie bei allen Tomosynthese-Verfahren wird auch bei der zirkularen Tomosynthese das Untersuchungsobjekt aus einer Vielzahl von verschiedenen Richtungen beleuchtet, wobei einzelne zweidimensionale Bilder (Projektionen) aufgenommen werden, die einen tomosynthetischen Bilddatensatz bilden. Die Projektionen werden anschließend durch Bildrekonstruktionsverfahren zu einem tomosynthetischen 3D-Röntgenbild verrechnet. Die verschiedenen Richtungen, unter denen das Untersuchungsobjekt zu Aufnahme der einzelnen Projektionen beleuchtet wird, werden durch einen sogenannten Tomosynthesewinkel charakterisiert. Die verschiedenen Durchstrahlungsrichtungen bzw. Tomosynthesewinkel werden dadurch erreicht, dass eine Röntgenquelle relativ zu dem feststehenden Untersuchungsobjekt bewegt wird.
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Bei der zirkularen Tomosynthese wird der Röntgenstrahler jedoch nicht, wie bei anderen Tomosynthese-Verfahren üblich, auf einer geradlinigen Bahn bewegt. Stattdessen folgt der Röntgenfokus beispielsweise einer Kreis- oder Ellipsenbahn. Der Röntgendetektor, in der Regel ein Flächendetektor, der zum Empfang des von dem Röntgenstrahler ausgehenden Röntgenstrahlenbündels dient, wird aufgrund der Anordnung an dem C-Bogen entsprechend der Bewegung des Röntgenstrahlers mitbewegt. Die Bahn des Röntgenfokus liegt dabei in einer parallel zur Detektorebene orientierten Ebene. Trotzdem sich der Röntgenfokus auch auf einer elliptischen Bahn bewegen kann, wird nachfolgend allgemein der Begriff der zirkularen Tomosynthese beibehalten.
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Bei Anwendung der zirkularen Tomosynthese sind die Auswirkungen auf den chirurgischen Workflow sehr viel weniger störend. Die hierfür benötigten Bewegungen können ebenfalls mit einer entsprechend motorisierten C-Bogen-Röntgenvorrichtung durchgeführt werden. Vorteilhaft ist, dass bei der zirkularen Tomosynthese eine höhere Tiefenauflösung und eine isotrope Auflösung der Bildebene erzielt werden kann. Vorteilhaft ist außerdem, dass dabei die Bahnkurve (Scan-Trajektorie) des Röntgenstrahlers, genauer des Röntgenfokus, nicht nur kreisförmig, sondern auch elliptisch bzw. beliebig frei programmierbar sein kann, beispielsweise aus einer Überlagerung elliptischer Bahnen bestehen kann. Es ist mit anderen Worten möglich, auch komplexere Bahnkurven abzufahren, die für spezielle chirurgischen oder andere medizinischen Anwendungen vorteilhaft sein können.
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Es ist darüber hinaus von Vorteil, für die zirkulare Tomosynthese keine isozentrisch konstruierten C-Bogen-Röntgenvorrichtungen, sondern statt dessen nicht-isozentrisch konstruierte C-Bogen-Röntgenvorrichtungen zu verwenden, da nicht-isozentrische Röntgenvorrichtungen kleiner, kompakter und damit platzsparender sind und auf diese Weise sehr kompakte und flexibel einsetzbare C-Bogen-Röntgenvorrichtungen bereitgestellt werden können, was insbesondere in Kliniken und Krankenhäusern und dort insbesondere in Operationssälen von großer Bedeutung ist. Ein Nachteil der Verwendung nicht-isozentrisch konstruierter C-Bogen-Röntgenvorrichtungen ist es, dass bei diesen das mechanische Rotationszentrum der Bewegung nicht mit der Mittenachse des Röntgenstrahlbündels des Röntgenstrahlers zusammenfällt und daher Ausgleichsbewegungen (Kompensationsbewegungen) des C-Bogens notwendig sind.
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Bei herkömmlichen isozentrischen C-Bogen-Röntgenvorrichtungen wird in der Regel der C-Bogen, an dem ein Röntgenstrahler und ein dem Röntgenstrahler gegenüberliegender Röntgendetektor angeordnet sind, um das Untersuchungsobjekt orbital und/oder angular gedreht. Dabei wird eine Vielzahl von Projektionen aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen vom Untersuchungsobjekt aufgenommen. Die angulare und orbitale Drehachse verläuft hierbei in der Regel stets durch ein vom medizinischen Personal festzulegendes Untersuchungszentrum, welches üblicherweise innerhalb des Untersuchungsobjekts liegt.
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Die isozentrische Geometrie der Aufnahmeeinrichtung, welche Röntgenstrahler, Röntgendetektor und C-Bogen umfasst, führt dazu, dass allein durch die orbitale Drehung der Aufnahmeeinrichtung um das Untersuchungsobjekt alle Projektionen aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen im Wesentlichen den gleichen Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjekts erfassen. Mit anderen Worten, die vom Röntgenstrahler in Richtung des Röntgendetektors emittierten Strahlen der erfassten Projektionen, genauer deren Mittenachsen, weisen alle im Wesentlichen einen gemeinsamen Schnittpunkt auf.
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Dieser Schnittpunkt der Mittenachsen der Röntgenstrahlbündel, der gleichzeitig auch auf der orbitalen Drehachse des C-Bogens liegt, wird als Isozentrum bezeichnet. Die Position des Isozentrums ist bei einer isozentrischen Röntgenvorrichtung vorzugsweise mit der Position des Untersuchungszentrums im Wesentlichen identisch.
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Bei einer nicht-isozentrischen Aufnahmeeinrichtung kann es sich um einen kreisförmigen C-Bogen handeln, bei dem Röntgenstrahler und Röntgendetektor derart angeordnet sind, dass eine vom Röntgenstrahler ausgehender Mittenachse die orbitale Drehachse des kreisförmigen C-Bogens nicht schneidet. Oder aber es handelt sich um einen beliebig anders geformten C-Bogen, wie z.B. einen nicht-kreisförmigen C-Bogen, einen nicht-ebenen C-Bogen oder einen längs seines Umfangs drehbaren C-Bogen.
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Möchte man nun mittels einer nicht-isozentrischen Aufnahmeeinrichtung einer C-Bogen-Röntgenvorrichtungen eine räumliche Darstellung eines Untersuchungsobjekts ermitteln, so ist aufgrund des nicht-isozentrischen Aufbaus der Aufnahmeeinrichtung erforderlich, neben einer Drehung des C-Bogens längs seines Umfangs, zusätzlich eine Ausgleichsbewegung vorzusehen.
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Denn bei einer orbitalen Drehung einer nicht-isozentrischen Aufnahmeeinrichtung kommt es nicht nur zu einer Drehung der Mittenachse zwischen einer ersten und einer zweiten Projektionsrichtung, sondern auch zu einer Verschiebung der Mittenachse relativ zum Untersuchungsobjekt. Wird diese Verschiebung der Mittenachse des Röntgenstrahlbündels nicht durch eine Ausgleichsbewegung des C-Bogens oder eines Objekttisches ausgeglichen, so werden von einem Untersuchungsobjekt unterschiedliche Teilbereiche mittels der Röntgenstrahlen durchstrahlt, welche jedoch keine adäquate Ermittlung einer räumlichen Darstellung des Untersuchungsobjekts erlauben. Die Ausgleichsbewegung kann eine Drehung und/oder eine Verschiebung der nicht-isozentrischen Aufnahmeeinrichtung, insbesondere des C-Bogens, und/oder des Objekttisches umfassen.
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Durch eine solche Ausgleichsbewegung der Aufnahmeeinrichtung wird sichergestellt, dass auch bei Verwendung einer nicht-isozentrischen Aufnahmeeinrichtung die Mittenachsen der Projektionen aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen im Wesentlichen einem gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen, dessen Position vorzugsweise mit der Position des Untersuchungszentrums übereinstimmt. Dadurch ist gesichert, dass mit den vom Röntgenstrahler ausgehenden Röntgenstrahlen stets im Wesentlichen der gleiche Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjekts für unterschiedliche Projektionsrichtungen durchstrahlt wird.
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Für translatorische Ausgleichsbewegungen wird typischerweise der gesamte C-Bogen und/oder der Objekttisch in horizontaler und/oder vertikaler Richtung verschoben. Zu diesem Zweck ist der C-Bogen zumeist an einer Halteeinrichtung gelagert und mittels der Halteeinrichtung horizontal und/oder vertikal verschiebbar. Die Verschiebung erfolgt vorzugsweise motorisch und ist mittels der Bewegung des C-Bogens längs seines Umfangs direkt oder indirekt gekoppelt. Alternativ kann eine Verschiebung des C-Bogens manuell erfolgen. Teilweise ist es vorgesehen, dass die Halteeinrichtung eine C-Bogen-Führungseinrichtung umfasst, welche eine vorbestimmte Bahnkurve mechanisch festlegt, wobei der C-Bogen entlang dieser Bahnkurve bewegbar ist. Drehung und Ausgleichsbewegung des C-Bogens können dabei synchron, im Sinne von im Wesentlichen gleichzeitig, oder asynchron, d.h. mit einer nicht zu vernachlässigenden Zeitdifferenz zwischen Drehung des C-Bogens und Ausgleichsbewegung, erfolgen.
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Bisher sind die oben erwähnten komplexeren, an spezielle medizinische Anforderungen anpassbaren Trajektorien des Röntgenfokus bei der zirkularen Tomosynthese nur mit vergleichsweise teuren, vollständig motorisierten, robotischen C-Bogen-Systemen möglich, die eine entsprechende Anzahl an Freiheitsgraden zur Bewegungskompensation besitzen, insbesondere mit fest installierten C-Bogen-Röntgenvorrichtungen oder aber mit mobilen C-Bogen-Röntgensystemen, die über zusätzliche mechanische Verfahrkonstruktionen verfügen, wie beispielsweise spezielle C-Bogen-Führungseinrichtungen, die eine vorbestimmte Bahnkurve für den C-Bogen festlegen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Aufnehmen tomosynthetischer Bilddatensätze zur räumlichen Darstellung eines Untersuchungsobjektes im Rahmen eines röntgenbasierenden 3D-Bildgebungsverfahrens zu vereinfachen sowie komplexe, an spezielle medizinische Anforderungen anpassbare Trajektorien des Röntgenfokus bei der zirkularen Tomosynthese mit vergleichsweise einfach aufgebauten, mobilen C-Bogen-Röntgenvorrichtungen zu verwirklichen.
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Diese Aufgabe wird durch einen eine mobile C-Bogen-Röntgenvorrichtung nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren nach Anspruch 2 bzw. durch ein Computerprogramm nach Anspruch 5 gelöst.
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Demnach weist die erfindungsgemäße mobile C-Bogen-Röntgenvorrichtung zur Aufnahme tomosynthetischer Bilddatensätze eine einen Röntgenstrahler, einen Röntgendetektor und einen C-Bogen umfassende nicht-isozentrische Aufnahmeeinrichtung auf, die von einem auf Rädern verfahrbaren Gerätewagen getragen wird, wobei die Aufnahmeeinrichtung um eine orbitale und/oder eine angulare Drehachse drehbar ist, wobei der Röntgenstrahler und der Röntgendetektor, sich gegenüberliegend, aufeinander ausgerichtet an dem C-Bogen angeordnet sind, wobei der Röntgenstrahler ein von einem Fokus ausgehendes Röntgenstrahlenbündel erzeugt, das von dem als Flächendetektor ausgebildeten Röntgendetektor empfangen wird, wobei die Lage der Mittenachse des Röntgenstrahlbündels des Röntgenstrahlers veränderbar ist derart, dass eine zirkulare Tomosynthese durchführbar ist, bei welcher der Röntgenstrahler entlang einer definierten Bewegungsbahn, insbesondere einer Kreis- oder Ellipsenbahn, in einer Ebene (Fokusebene) bewegt wird, die parallel zu der Ebene (Detektorebene) orientiert ist, in der sich der Röntgendetektor erstreckt, wobei eine durch eine orbitale und/oder angulare Drehung der Aufnahmeeinrichtung hervorgerufene Verschiebung der Mittenachse des Röntgenstrahlbündels relativ zu dem Untersuchungsobjekt durch eine Ausgleichsbewegung der Aufnahmeeinrichtung des C-Bogens ausgleichbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile C-Bogen-Röntgenvorrichtung einen motorischen Antrieb zum Antreiben der Räder des Gerätewagens sowie eine Steuereinheit umfasst, die zum Steuern dieses motorischen Antriebs ausgebildet ist derart, dass eine Ausgleichsbewegung der Aufnahmeeinrichtung, insbesondere eine translatorische Ausgleichsbewegung des gesamten C-Bogens, zumindest anteilig durch ein in horizontaler Richtung stattfindendes Verfahren des Gerätewagens erfolgt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Aufnahme tomosynthetischer Bilddatensätze mittels einer mobilen C-Bogen-Röntgenvorrichtung, wobei die mobile C-Bogen-Röntgenvorrichtung eine einen Röntgenstrahler, einen Röntgendetektor und einen C-Bogen umfassende nicht-isozentrische Aufnahmeeinrichtung umfasst, die von einem auf Rädern verfahrbaren Gerätewagen getragen wird, wobei die Aufnahmeeinrichtung um eine orbitale und/oder eine angulare Drehachse drehbar ist, wobei der Röntgenstrahler und der Röntgendetektor, sich gegenüberliegend, aufeinander ausgerichtet an dem C-Bogen angeordnet sind, wobei der Röntgenstrahler ein von einem Fokus ausgehendes Röntgenstrahlenbündel erzeugt, das von dem als Flächendetektor ausgebildeten Röntgendetektor empfangen wird, wobei die Lage der Mittenachse des Röntgenstrahlbündels des Röntgenstrahlers verändert wird derart, dass eine zirkulare Tomosynthese durchgeführt wird, bei welcher der Röntgenstrahler entlang einer definierten Bewegungsbahn, insbesondere einer Kreis- oder Ellipsenbahn, in einer Ebene bewegt wird, die parallel zu der Ebene orientiert ist, in der sich der Röntgendetektor erstreckt, wobei eine durch eine orbitale und/oder angulare Drehung der Aufnahmeeinrichtung hervorgerufene Verschiebung der Mittenachse des Röntgenstrahlbündels relativ zu dem Untersuchungsobj ekt durch eine Ausgleichsbewegung der Aufnahmeeinrichtung ausgeglichen wird, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die mobile C-Bogen-Röntgenvorrichtung einen motorischen Antrieb zum Antreiben der Räder des Gerätewagens sowie eine Steuereinheit umfasst, die diesen motorischen Antrieb derart steuert, dass eine Ausgleichsbewegung der Aufnahmeeinrichtung, insbesondere eine translatorische Ausgleichsbewegung des gesamten C-Bogens, zumindest anteilig durch ein in horizontaler Richtung stattfindendes Verfahren des Gerätewagens erfolgt.
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Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist derart ausgebildet, dass es ein solches Verfahren durchführt, wenn es auf einer Recheneinrichtung ausgeführt wird.
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Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die im Folgenden im Zusammenhang mit der erfindungsgemäße Vorrichtung erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für das Verfahren bzw. das Computerprogramm und umgekehrt.
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Eine Kernidee der Erfindung ist es, die Ausgleichsbewegung der nicht-isozentrischen Aufnahmeeinrichtung in einer Ebene parallel zum Boden zumindest auch durch eine Motorisierung des C-Bogen-Gerätewagens der mobilen C-Bogen-Röntgenvorrichtung zu bewirken. Um zu erreichen, dass die Mittenachsen einer nicht-isozentrischen Aufnahmeeinrichtung für unterschiedliche Projektionsrichtungen stets durch das Untersuchungszentrum verlaufen, wird mit anderen Worten die Ausgleichsbewegung der Aufnahmeeinrichtung zumindest auch mit Hilfe eines motorisch angetriebenen Gerätewagens (Fahrstativs) bewirkt. Die derart hervorgerufene Ausgleichsbewegung bewirkt, dass die Röntgenstrahlen bei jeder Projektion einer Vielzahl von Projektionen der Röntgenaufnahme im Wesentlichen denselben Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjektes durchdringen. Die Bewegung der motorisierten Räder wird dabei durch eine Recheneinheit gesteuert, die die Bewegung des C-Bogens und der Räder auf geeignete Weise synchronisiert. Die Motorisierung des Gerätewagens dient somit zur Erweiterung der Freiheitsgrade einfacher mobiler C-Bogen-Röntgenvorrichtungen, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn aufgrund besonders komplexer 3D-Trajektorien vergleichsweise aufwendige Ausgleichsbewegungen notwendig sind, die mit herkömmlichen, nicht-isozentrischen mobilen C-Bogen-Röntgengeräte nicht ohne weiteres oder nur mit einem vergleichsweise hohem Aufwand ausgleichen werden könnten.
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Mit Hilfe der Erfindung können auch solche Verschiebungen der Mittenachse auf einfache Weise ausgeglichen werden, die sich durch orbitale Drehungen der Aufnahmeeinrichtungen ergeben, welche auf komplexe Bewegungstrajektorien des Röntgenfokus zurückzuführen sind, beispielsweise auf solche Bahnkurven, die sich aus der Kombination verschiedener Ellipsen ergeben.
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Mit der Erfindung wird also nicht nur das Aufnehmen tomosynthetischer Bilddatensätze zur räumlichen Darstellung eines Untersuchungsobjektes im Rahmen eines röntgenbasierenden 3D-Bildgebungsverfahrens vereinfacht, weil durch die Motorisierung des Gerätewagens eine bis dahin nicht oder nur mit anderen, aufwändigeren Mitteln realisierbare Bewegbarkeit der Aufnahmeeinrichtung ermöglicht wird. Es können auch komplexe, an spezielle medizinische Anforderungen anpassbare Trajektorien des Röntgenfokus bei der zirkularen Tomosynthese mit vergleichsweise einfach aufgebauten, mobilen C-Bogen-Röntgenvorrichtungen verwirklicht werden, darunter auch solche Trajektorien, die mit den bisherigen Mitteln zur Ausgleichsbewegung überhaupt nicht realisierbar waren. Dabei werden am C-Bogen keine zusätzlichen mechanischen Verfahrkonstruktionen oder anderen mechanisch störanfälligen Einrichtungen benötigt. Der gesamte C-Bogen, einschließlich seiner Halteeinrichtung, kann gegenüber herkömmlichen Aufnahmeeinrichtungen unverändert bleiben. Es wird lediglich eine Modifikation des Fahrgestells und der Steuerung der C-Bogen-Röntgeneinrichtung vorgenommen.
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Mit der Erfindung wird somit eine mobil einsetzbare C-Bogen-Röntgenvorrichtung mit einer nicht-isozentrischen Aufnahmeeinrichtung bereitgestellt, mittels welcher auf technisch besonders einfache Weise eine räumliche Darstellung eines Untersuchungsobjekts ermittelbar ist, nämlich indem die Ausgleichsbewegung der Aufnahmeeinrichtung (auch) durch einen motorisierten und geeignet angetriebenen Gerätewagen bewirkt wird. Hierdurch wird die Verwendung nicht-isozentrischer Aufnahmeeinrichtungen kostengünstiger und weniger anfällig für technische Störungen, da hinsichtlich der Motorisierung des Gerätewagens auf ausgereifte Antriebskonzepte zurückgegriffen werden kann.
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Besonders vorteilhaft ist es, dass sich durch das motorisierte Verfahren des Gerätewagens und das hierdurch besonders einfache Ausgleichen der C-Bogen-Verschiebung die verwendete Aufnahmegeometrie (Strahlgeometrie) der zirkularen Tomosynthese, insbesondere Lage und Form der Trajektorie des Röntgenfokus, besonders einfach variieren und passend zur medizinischen, insbesondere chirurgischen Fragestellung einstellen lässt, ohne etwa auf lediglich begrenzt vorhandene technische Möglichkeiten für Ausgleichsbewegungen bzw. eine zu geringe Anzahl an Freiheitsgraden der Aufnahmeeinrichtung Rücksicht nehmen zu müssen oder dadurch eingeschränkt zu sein. Durch die Möglichkeit, mit Hilfe der erfindungsgemäßen Röntgenvorrichtung eine geeignete Strahlgeometrie ohne Rücksicht auf die Realisierbarkeit der Ausgleichsbewegung zu wählen, lässt sich die chirurgisch relevante Information im Vergleich zu einer 3D-Aufnahme mit einer Standardgeometrie (Orbitaldrehung) in der Regel klarer darstellen.
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Speziell in der Chirurgie ist es oftmals nicht das Ziel, eine tomographische Aufnahme der gesamten Anatomie zu erzeugen. Stattdessen werden Aufnahmen zur Beurteilung der Lage von eingebrachten Implantaten relativ zum Knochengewebe. Hierbei wird oftmals nur ein beschränkter Winkelbereich ausgewertet. Dies ist auch bei der vorliegenden Erfindung der Fall. Das vergleichsweise kleine Blickfeld der zirkularen Tomosynthese ist jedoch für viele, so auch die hier angesprochenen Anwendungsfelder ausreichend.
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Von großem Vorteil ist hingegen, dass aufgrund der einfachen Verwirklichung der Ausgleichsbewegung, wie sie von der Erfindung vorgeschlagen wird, die verwendete Aufnahmegeometrie ohne weiteres und damit besonders unkompliziert an die Lage eines innerhalb des zu untersuchenden Objektes angeordneten Implantats oder dergleichen so angepasst werden kann, dass Artefakte im Bild, beispielsweise Metallartefakte, reduziert oder vermieden werden. Mit anderen Worten kann aufgrund der anpassbaren Aufnahmegeometrie und des zusätzlichen Freiheitsgrades eine direkte Durchstrahlung von metallischen Implantaten in der Bewegungsebene, wie im Stand der Technik unausweichlich, vermieden werden. Insbesondere kann somit auf einfache Weise ein Verlauf der Mittenachsen der Röntgenstrahlenbündel durch die Hauptachsen des Implantats, beispielsweise entlang einer Schraubenachse, ausgeschlossen werden. Dadurch kann die Bildqualität der 3D-Aufnahmen verbessert werden.
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Die Erfindung eignet sich insbesondere zur intraoperativen 3D-Röntgenbildgebung mit mobilen C-Bogen-Röntgenvorrichtungen mit nicht-isozentrischen Aufnahmeeinrichtungen. Es versteht sich, dass die Erfindung auch auf anderen medizinischen Gebieten sowie auf nichtmedizinischen Gebieten, beispielsweise im Bereich der Materialanalyse, anwendbar ist.
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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. Dabei zeigen:
- 1 eine mobile C-Bogen-Röntgeneinrichtung in Seitenansicht,
- 2 eine Draufsicht auf die mobile C-Bogen-Röntgeneinrichtung mit herkömmlicher Strahlgeometrie und Strahlgeometrie einer zirkularen Tomosynthese,
- 3 die herkömmliche Strahlgeometrie in Seitenansicht (Rumpfschnitt) ,
- 4 eine erste Strahlgeometrie einer zirkularen Tomosynthese in Seitenansicht,
- 5 eine zweite Strahlgeometrie einer zirkularen Tomosynthese in Seitenansicht.
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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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Beschrieben wird eine mobile C-Bogen-Röntgenvorrichtung zur Durchführung eines röntgenbasierenden 3D-Bildgebungsverfahrens zur räumlichen Darstellung eines Untersuchungsobjektes durch Aufnahme tomosynthetischer Bilddatensätze während eines chirurgischen Eingriffs.
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Die 1 zeigt eine C-Bogen-Röntgenvorrichtung 1 mit einem auf Rädern 2 auf einem Boden 3 des Raumes verfahrbaren Gerätewagen 4. Der Gerätewagen 4 weist eine Hubvorrichtung in Form einer Hubsäule auf, an der eine Halterung 5 angeordnet ist. Die Hubsäule ist motorisch angetrieben und kann angehoben bzw. abgesenkt werden. An der Halterung 5 ist ein mehrachsig verstellbarer, um eine orbitale Drehachse um einen Orbitalwinkel 7 drehbarer C-Bogen 6 längs seines Umfangs verschieblich gelagert. Die orbitale Drehachse 8 ist in ihrer Position konstant, steht in der in 1 gezeigten Seitenansicht senkrecht zur Zeichenebene und verläuft durch den Mittelpunkt des von dem C-Bogen 6 definierten Kreismittelpunkts. Außerdem ist der C-Bogen 6 um eine angulare Drehachse 9 um einen Angulationswinkel 10 drehbar.
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Der C-Bogen 6 weist an seinem einen Ende eine Röntgenstrahler 11 und einen diesem gegenüberliegend angeordneten Röntgendetektor 12 auf. Gemeinsam bilden C-Bogen 6, Röntgenstrahler 11 und Röntgendetektor 12 die nicht-isozentrische Aufnahmeeinrichtung 21. Dargestellt ist ein kreisförmiger C-Bogen 6. Es kann jedoch auch ein anders geformter C-Bogen 6 zum Einsatz kommen. Es kommt lediglich darauf an, dass es sich um eine mobile C-Bogen-Röntgenvorrichtung 1 handelt, bei der Röntgenstrahler 11 und Röntgendetektor 12 in einer festen räumlichen Beziehung zueinander stehen.
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Der Röntgenstrahler 11 dient zum Bestrahlen des zu untersuchenden Objektes 13, hier eines Patienten mit einem metallischen Implantat 46, mit einer in Richtung des Objektes 13 kegelförmig austretenden Röntgenstrahlung. Der Röntgenstrahler 11 ist beispielsweise als Röntgenröhre ausgebildet, deren Aufbau bekannt ist. Das Röntgenstrahlenbündel ist in 1 durch Begrenzungslinien 14 sowie die Mittenachse 15 des Röntgenstrahlenbündels symbolisiert.
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Der Röntgendetektor 12 dient zum Ermitteln von Projektionsdaten des Untersuchungsobjektes 13 aus der nach dem Bestrahlen des Objektes 13 detektierten Röntgenstrahlung. Der Röntgendetektor 12 ist beispielsweise als digitaler Flachbilddetektor ausgebildet, dessen Aufbau bekannt ist.
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Der Röntgenstrahler 11 und der Röntgendetektor 12 sind über Signalleitungen (nicht dargestellt) mit einer Recheneinrichtung 16 verbunden. Vorteilhafterweise ist dies Recheneinrichtung 16 Teil eines Computersystems, in dessen Speicher die von dem Röntgendetektor 12 erfassten Projektionsbilder abgespeichert werden. Die Recheneinrichtung 16 dient zur Steuerung des Röntgenstrahlers 11 mittels eines Steuerungsprogramms, das die Positionen des Röntgenfokus 17, in denen ein Röntgenstrahl abgegeben wird, sukzessive in der gewünschten Reihenfolge ansteuert. Darüber hinaus weist die Recheneinrichtung 16 eine Rekonstruktionseinheit auf. Mittels der Rekonstruktionseinheit sind aus den Projektionsdaten Objektdaten rekonstruierbar, die zumindest einen Teil des Objektes 13 digital abbilden. Anders ausgedrückt wird aus den Projektionsbildern eine dreidimensionale Repräsentation des Objektes 13 erzeugt. Die dreidimensionale Repräsentation kann, beispielsweise in Form von Schnittbildern, auf einem Monitor (nicht abgebildet) dargestellt werden. Weiterhin kann die Recheneinrichtung 16 eine Auswerteeinheit aufweisen, die zum Auswerten der rekonstruierten Objektdaten dient.
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Der C-Bogen 6 ist nahe dem zu untersuchenden Objekt 13 platziert, wobei das Objekt 13 auf einem Untersuchungstisch 18 angeordnet ist. Während der nachfolgend beschriebenen zirkularen Tomosynthese verbleibt der Röntgenstrahler 11 stets unterhalb des Objekttisches 18, wodurch der chirurgische Workflow geringstmöglich gestört wird.
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Wie in 2 dargestellt, werden bei der herkömmlichen, nicht-zirkularen Tomosynthese Aufnahmen des Untersuchungsobjektes 13 aus einer Mehrzahl von Aufnahmepositionen durchgeführt, wobei diese Aufnahmepositionen in einer Ebene 20 angeordnet sind, d.h. entlang einer Linie 19, die parallel zu einer Achse von Schulter zu Schulter des Patienten 13 verläuft. Anders ausgedrückt erfolgen die 3D-Aufnahmen stets in der Ebene 20 senkrecht zu dem Objekttisch 18, siehe 3. Dort ist die Kreisbahn 48 einer solchen herkömmlichen Aufnahme illustriert, zusammen mit der Startposition 23 und der Endposition 24 des Röntgenstrahlers 11 sowie der Startposition 25 und der Endposition 26 des Röntgendetektors 12.
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Wird bei der zirkularen Tomosynthese gemäß der vorliegenden Erfindung hingegen der C-Bogen 6 um die orbitale Drehachse 8 und die angulare Drehachse 9 gedreht, so wird der Gerätewagen 4 und damit die Halterung 5 samt C-Bogen 6 zur Bereitstellung einer Ausgleichsbewegung der Aufnahmeeinrichtung 21 derart in der Ebene des Bodens 3 bewegt, dass zwischen einer vorhergehend in einer ersten Projektionsrichtung 22 erfassten Projektion und einer nachfolgend in einer zweiten, von der ersten verschiedenen, Projektionsrichtung 23 erfassten zweiten Projektion die zugehörigen Mittenachsen 15 einen Schnittpunkt 24 aufweisen, dessen Position mit der Position des Untersuchungszentrums 25 zusammenfällt, siehe 4.
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Im einfachsten Fall ist neben einer nicht näher beschriebenen Antriebseinrichtung für die Hubsäule lediglich eine Antriebseinrichtung 26 erforderlich, welche den Gerätewagen 4 und damit den ganzen C-Bogen 6, in Abhängigkeit von dessen angularer Drehung und dessen orbitaler Drehung längs seines Umfangs, in einer Translationsrichtung 27 auf dem Boden 3 vorwärts oder rückwärts verfährt, genauer gesagt entlang der Körperlängsachse 28 des zu untersuchenden Patienten 13 bzw. in Längsrichtung des Untersuchungstisches 18, d.h. aus der Zeichnungsebene der 4 und 5 heraus bzw. in die Zeichnungsebene hinein.
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In einer abgewandelten Ausführung kann die durch das Bewegen des Gerätewagens 4 bereitgestellte Ausgleichsbewegung des C-Bogens 6 bzw. der Aufnahmeeinrichtung 21 auch komplexerer Natur sein. So kann beispielsweise der Gerätewagen 4 auch entlang einer definierten, nichtlinearen Bahnkurve bewegt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Ausgleichsbewegung in horizontaler Richtung nicht allein durch ein Verfahren des Gerätewagens 4, sondern zusätzlich auch durch eine Verschiebung bzw. Ausgleichsbewegung des Untersuchungstisches 18 bewirkt. Durch eine solche kombinierte Ausgleichsbewegung lässt sich der Ablauf der Röntgenaufnahmen beschleunigen.
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4 zeigt schematisch die Aufnahmegeometrie (Strahlgeometrie) einer zirkularen Tomosynthese gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dieser bewegt sich der Fokus 17 des Röntgenstrahlers 11 in einer Fokusebene 31, die parallel zu der Detektorebene 32 orientiert ist, in der sich der Flächendetektor 12 erstreckt.
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Das Untersuchungsobjekt 13 wird unter verschiedenen Tomosynthesewinkeln beleuchtet. Dabei setzt sich der Tomosynthesewinkel aus zwei Komponenten zusammen, einem Polaranteil (Polarwinkel 33) und einem Azimutalanteil (Azimutalwinkel 34) . Der Polarwinkel 33 ist der Winkel zwischen einer Oberflächennormalen 35 des Detektors 12 und einer Mittenachse 15 des Röntgenstrahlbündels. Der Azimutalwinkel 34 gibt die Umlaufposition des Röntgenstrahlers 11 an. In 4 ist der Azimutalwinkel 34 der in der Detektorebene 32 liegenden Winkel, der von zwei Referenzgeraden 30, 36 eingeschlossen ist. Die Referenzgeraden 30, 36 verlaufen beide durch einen in die Detektorebene 32 projizierten Mittelpunkt 37 der Bewegungstrajektorie 38 des Röntgenfokus 17. In 4 bewegt sich der Fokus 6 des Röntgenstrahlers 11 entlang einer Kreisbahn. Die erste Referenzgerade 30 wird beliebig in der Detektorebene 32 festgelegt, die zweite Referenzgerade 36 verläuft durch den Auftreffpunkt 39 der Mittenachse 15 des jeweiligen Röntgenstrahlbündels.
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In 4 sind beispielhaft die Mittenachsen 15 mehrerer das Untersuchungsobjekt 13 beleuchtender Röntgenstrahlbündel 29 dargestellt. Die Strukturen des Untersuchungsobjektes 13 werden abhängig von dem Tomosynthesewinkel 33, 34 an verschiedenen Positionen (Auftreffpunkte 39) der jeweils aufgenommenen Projektionen dargestellt.
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Während der Röntgenaufnahmen wird eine Vielzahl von Projektionen aufgenommen. Zur Einstellung des Tomosynthesewinkels 33, 34 wird dabei die Lage der Mittenachse 15 des Röntgenstrahlbündels 29 des Röntgenstrahlers 11 derart verändert, dass eine zirkulare Tomosynthese erfolgt, bei welcher der Röntgenstrahler 11 entlang einer definierten Trajektorie 38 in der Fokusebene 31 bewegt wird, die parallel zu der Detektorebene 32 orientiert ist, in der sich der Flächendetektor 12 erstreckt. Im illustrierten Beispiel wird der Röntgenfokus 17 auf einer Kreisbahn bewegt. Es werden n Fokuspositionen (Strahlachspositionen) angefahren und Projektionsaufnahmen durchgeführt, so dass es n Auftreffpunkte 39 gibt.
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Durch die Gesamtheit der Mittenachsen 15 der Röntgenstrahlenbündel 29 aller Aufnahmepositionen, oder kurz gesagt die Gesamtheit der Strahlachspositionen, wird die Mantelfläche eines Doppelkegels mit gegeneinander gerichteten Spitzen gebildet. Anders formuliert bildet die Gesamtheit der Mittenachsen 15 der Röntgenstrahlenbündel 29 einen Doppelkegel, bei dem das Untersuchungszentrum 25 in der gemeinsamen Kegelspitze liegt. Im einfachsten Fall bewegen sich Röntgenstrahler 11 sowie Röntgendetektor 12 auf konzentrischen Kreisbahnen 38 und es handelt sich bei den beiden Kegeln um zwei senkrechte (gerade) Kreiskegel. Die gemeinsame Mittelachse des sich ergebenden Doppelkegels 40 wird nachfolgend als Zentralachse 41 bezeichnet.
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Die Grundfläche des einen Kegels 42 liegt in der Fokusebene 31, also in der Bahnebene des Röntgenfokus 17, wobei die Grundfläche durch eine Linie begrenzt wird, die sich aus der Gesamtheit der Fokuspunkte des Röntgenstrahlers 11 ergibt, also der Bewegungstrajektorie 38 des Röntgenfokus 17 entspricht. Die gegenüberliegende Grundfläche des anderen Kegels 43 liegt in der parallel zu der Fokusebene 31 orientierte Detektorebene 32. Genauer gesagt wird die Grundfläche des anderen Kegels 43 durch die Gesamtheit der sich entsprechend der Trajektorie des Röntgenfokus 17 ergebenden Auftreffpunkte 39 begrenzt, welche die Bewegungsbahn 44 des Röntgendetektors 12 bilden.
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Wie in 4 dargestellt, kann die Fokusebene 31 parallel zum Boden 3 verlaufen. Mit anderen Worten können sich die Positionen, an denen die Röntgenstrahlung abgegeben wird, auf einer horizontalen Ebene befinden. Die Zentralachse 41 des Doppelkegels 40 liegt in der Zeichenebene. Wie in 5 abgebildet, kann die Aufnahmegeometrie aber auch derart im Raum liegen, dass die Fokusebene 31 und die parallel dazu orientierte Detektorebene 32 schräg zur Horizontalen angeordnet sind.
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Zur Durchführung der Tomosyntheseaufnahmen detektiert der Röntgendetektor 12 die auf ihn treffende Röntgenstrahlung, wobei für jedes Pixel des Detektors 12 die detektierte Röntgenstrahlung in einen entsprechenden Grauwert gewandelt und zur Auswertung an die Recheneinrichtung 16 übertragen werden. Der Röntgenstrahler 11 und der Röntgendetektor 12 werden während des Bestrahlens mit Röntgenstrahlung auf den zugehörigen Kreisbahnen 38, 44 bewegt, so dass der Röntgendetektor 4 Projektionsdaten in Form von Grauwerten aus einer Vielzahl von Projektionswinkeln an die Recheneinrichtung 11 überträgt. Mittels der Rekonstruktionseinheit werden anschließend aus den Projektionsdaten Objektdaten rekonstruiert, die das Objekt 13 in dreidimensionaler Form digital abbilden.
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Die Ausgleichsbewegung wird dadurch verwirklicht, dass die Aufnahmeeinrichtung 21 und damit der gesamte C-Bogen 6 als Träger von Röntgenstrahler 11 und Röntgendetektor 12 auf hierfür geeignete Weise bewegt wird. Bei dieser Bewegung handelt es sich insbesondere um eine Bewegung des Gerätewagens 4 in horizontaler Richtung, d.h. in einer Verfahrebene parallel zum Boden 3. Es wird mit anderen Worten derjenige Teil der Ausgleichsbewegung, der durch eine Bewegung in der Ebene parallel zum Boden 3 bewirkt werden kann, durch das Verfahren des Gerätewagens 4 durchgeführt.
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Zu diesem Zweck ist es vorgesehen, dass der Gerätwagen 4 bzw. die Räder 2 über motorisierte Antriebe verfügen, hier symbolisch durch die Antriebseinrichtung 26 dargestellt, und eine geeignete Ansteuerung dieser Antriebe mittels einer Bewegungssteuerung 45 erfolgt. Da die Bewegung motorisch erfolgt, ist eine automatisierbare Ausgleichsbewegung möglich.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Räder 2 des Gerätewagens 4 einzeln motorisch antreibbar und bezüglich ihrer Fahrtrichtung ausrichtbar und steuerbar. Die Räder 2 verfügen hierzu über elektromotorische Antriebe in Form von Servomotoren (nicht abgebildet), die mit der Bewegungssteuerung 45 verbunden sind. Die Bewegungssteuerung 45 ist als Computerprogramm realisiert, das in der Recheneinrichtung 16 ausgeführt wird, wobei diese Recheneinrichtung 16 ein Teil der zentralen Steuereinheit der Röntgeneinrichtung 1 sein kann.
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In der Bewegungssteuerung 45 werden die für die Ausgleichsbewegung benötigten Informationen zusammengeführt. Außerdem werden in der Bewegungssteuerung 45 die entsprechenden Steuersignale für die Antriebseinrichtung 26 erzeugt. Der Bewegungssteuerung 45 werden hierzu die notwendigen Informationen zur Verfügung gestellt. Bei diesen Informationen kann es sich beispielsweise um Positionsdaten des Gerätewagens 4 und/oder um Positionsdaten des C-Bogens 6 handeln, aus denen die Bewegungssteuerung 45 die notwendigen Steuerinformationen ermittelt, oder aber um bereits anderweitig ermittelte Steuerinformationen handeln.
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Die orbitale und angulare Drehung bzw. die Verschiebung des C-Bogens 6 längs seines Umfangs und die Ausgleichsbewegung erfolgen vorzugsweise im Wesentlichen zeitgleich bzw. synchron, so dass die Röntgenstrahlen stets den gewünschten Untersuchungsbereich durchsetzen und dabei für alle Projektionen ein im Wesentlichen gemeinsames Untersuchungszentrum 25 vorliegt, in welchem sich die Mittenachsen 15 im Wesentlichen schneiden. Die Ausgleichsbewegung des C-Bogens 6 kann zu der Drehung des C-Bogens 6 aber auch asynchron erfolgen, d. h. mit einer nicht zu vernachlässigenden Zeitdifferenz, sofern der Zeitpunkt der tatsächlichen Röntgenaufnahme hierauf abgestimmt ist, die Röntgenaufnahme also erst dann erfolgt, wenn die Ausgleichsbewegung abgeschlossen ist.
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Bei den Rädern 2 kann es sich um eine Anzahl omnidirektional antreibbare Räder oder eine Anzahl anderer Räder mit geeigneten Antrieben handeln. Wesentlich ist, dass sich der Gerätewagen 4 und damit der darauf befestigte C-Bogen 6 in beliebiger Fahrtrichtung bewegen lässt, also beispielsweise vor und zurück als auch seitlich. Dadurch kann eine beliebige Bahnkurve für die Bewegung des Gerätewagens 4 eingestellt werden. Dies kann beispielsweise erforderlich sein bei unterschiedlichen Geometrien der Aufnahmeeinrichtungen 21, etwa kreisförmigen und parabelförmigen C-Bögen 6, oder bei unterschiedlichen Abständen der orbitalen Drehachse 8 zu dem Untersuchungszentrum 25. Durch eine freie Verfahrbarkeit in alle Richtungen kann die gewünschte Ausgleichsbewegung in allen denkbaren Fällen durchgeführt werden. Bei den motorischen Antrieben der Räder 2 handelt es sich vorzugsweise um präzise ansteuerbare Stellmotoren bzw. Schrittmotoren.
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Die zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung 26 des Gerätewagens 4 benötigten Informationen werden entweder anhand von gemessenen Daten während der Durchführung der Röntgenaufnahmen ermittelt oder aber sind bereits vorher bekannt.
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Werden die Daten ermittelt, sind Einrichtungen zur Erfassung wenigstens eines die Bewegung der Aufnahmeeinrichtung 21 charakterisierenden Parameters vorgesehen, wobei es sich bei dem wenigstens einen Parameter bspw. um Position, Lage, Startposition, Drehgeschwindigkeit usw. des C-Bogens 6 handeln kann. Aus diesen erfassten Parametern wird dann zum einen die Verschiebung der Mittenachse 15 relativ zur ursprünglichen Position bzw. relativ zum Untersuchungszentrum 25 und zum anderen die benötigte Ausgleichsbewegung und die hierfür erforderlichen Steuerinformationen für die Bewegungssteuerung 45 ermittelt.
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Alternativ dazu sind die Daten für eine Bewegung der Aufnahmeeinrichtung 21 bereits vorab geplant bzw. bekannt. Die Ausgleichsbewegung kann dann gleichzeitig mit der Bewegung des C-Bogens 6 erfolgen. In diesem Fall sind auch keine Sensoren etc. erforderlich. Eine Ausgleichsbewegung kann dann lediglich durch die Bewegungssteuerung 45 auf Grundlage einer vergangenen Zeitdauer ab dem Startzeitpunkt gesteuert werden. Es ist aus Sicherheitsgründen jedoch vorteilhaft, auch in diesem Fall eine Einrichtung zur Erfassung wenigstens eines die Bewegung der Aufnahmeeinrichtung 21 charakterisierenden Parameters vorzusehen.
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Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens wird es ermöglicht, dass trotz orbitaler Drehung der nicht-isozentrischen Aufnahmeeinrichtung 21 um die orbitale Drehachse 8 die Mittenachsen 15 der aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen aufgenommenen Projektionen im Wesentlichen stets durch das Untersuchungszentrum 25 verlaufen. Somit wird im Wesentlichen stets derselbe Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjekts 13 aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen durchleuchtet, so dass aus den erfassten Projektionen eine räumliche Darstellung ermittelt werden kann.
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Erforderlichenfalls wird die durch ein Verfahren des Gerätewagens 4 bewirkte Ausgleichsbewegung in horizontaler Richtung mit einer Bewegung der Hubsäule in vertikaler Richtung kombiniert, zu welchem Zweck die Antriebseinrichtung der Hubsäule mittels einer geeigneten Hubsäulen-Bewegungssteuerung (nicht dargestellt) angesteuert wird, die vorteilhafterweise mit der Bewegungssteuerung 45 verbunden ist und mit dieser zusammenwirkt.
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Bei dem Verfahren lassen sich die spezielle Aufnahmegeometrie (Strahlgeometrie), insbesondere die Zentralachse 41, die Ellipsendurchmesser und die Anzahl n der Projektionsaufnahmen variieren und passend zur chirurgischen Fragestellung einstellen. Die Lage der Zentralachse 41 des Doppelkegels 40 kann an die Lage des Implantats 46 so angepasst werden, dass Metallartefakte im Bild reduziert oder vermieden werden. So zeigt 5 eine Strahlgeometrie mit zur Horizontalen geneigten Zentralachse 41. Dabei ist die Zentralachse 41 entsprechend der Lage des Metallimplantats 46, genauer gesagt entlang der Längsachse (Hauptachse) 47 des in diesem Fall länglichen Implantats, ausgerichtet, beispielsweise entlang einer Schraubenachse. Dadurch, dass die Zentralachse 41 des Doppelkegels 40 in die Hauptachse 47 des Implantats 46 oder in eine der Implantathauptachse gelegt wird, wird sichergestellt, dass bei keiner der Projektionen die Mittenachse 15 der Röntgenstrahlenbündel 29 entlang der Implantatachse 47 verläuft, da alle Mittenachsen 15 einen von der Zentralachse 41 abweichenden Verlauf aufweisen. Mit anderen Worten wird die Bewegungsbahn 38 derart ausgewählt, dass sich der Röntgenstrahler 11 während der gesamten Aufnahme der Bilddatensätze entlang einer definierten Bewegungsbahn 38 derart bewegt, dass die Lagen der Mittenachse 15 des Röntgenstrahlbündels 29 des Röntgenstrahlers 11 nicht mit einer der Hauptachsen des Implantats 46 übereinstimmen.
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Insoweit die Erfindung, im Besonderen die Bewegungssteuerung einschließlich der Steuerung der Ausgleichsbewegung, in oder mit einer Datenverarbeitungseinheit, wie beispielsweise der Recheneinrichtung 16, realisiert ist, weist diese Datenverarbeitungseinheit 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. 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 Computerprogramms.
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Die Erfindung offenbart dementsprechend auch ein Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt, das in einen Speicher eines Computers oder einer anderen Recheneinrichtung 16 ladbar ist oder geladen ist und Mittel umfasst, die zum Ausführen aller Schritte des zuvor beschriebenen Verfahrens eingerichtet sind.
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- C-Bogen-Röntgenvorrichtung
- 2
- Rad
- 3
- Boden
- 4
- Gerätewagen
- 5
- Halterung
- 6
- C-Bogen
- 7
- Orbitalwinkel
- 8
- orbitale Drehachse
- 9
- angulare Drehachse
- 10
- Angulationswinkel
- 11
- Röntgenstrahler
- 12
- Röntgendetektor
- 13
- Untersuchungsobjekt, Patient
- 14
- Strahlenbündelbegrenzung
- 15
- Mittenachse des Strahlenbündels
- 16
- Recheneinrichtung
- 17
- Röntgenfokus
- 18
- Untersuchungstisch
- 19
- Aufnahmelinie
- 20
- Aufnahmeebene
- 21
- Aufnahmeeinrichtung
- 22
- erste Projektionsrichtung
- 23
- zweite Projektionsrichtung
- 24
- Schnittpunkt der Mittenachsen
- 25
- Untersuchungszentrum
- 26
- Antriebseinrichtung
- 27
- Translationsrichtung
- 28
- Körperlängsachse
- 29
- Röntgenstrahlenbündel
- 30
- erste Referenzgerade
- 31
- Fokusebene
- 32
- Detektorebene
- 33
- Polarwinkel
- 34
- Azimutalwinkel
- 35
- Oberflächennormale
- 36
- zweite Referenzgerade
- 37
- Mittelpunkt
- 38
- Bewegungstrajektorie des Strahlers
- 39
- Auftreffpunkt
- 40
- Doppelkegel
- 41
- Zentralachse
- 42
- erster Kegel
- 43
- zweiter Kegel
- 44
- Bewegungsbahn des Detektors
- 45
- Bewegungssteuerung
- 46
- Implantat
- 47
- Implantatachse
- 48
- Kreisbahn
