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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer Kollisionsinformation und eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, insbesondere für eine kollisionsfreie Bildgebungsuntersuchung.
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Bei einer Bewegung einer Gantry einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung relativ zu einem Patienten, der auf einer Patientenlagerungsvorrichtung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung gelagerten ist, muss sichergestellt sein, dass die Bewegung kollisionsfrei erfolgt. Das gilt insbesondere für eine verfahrbare Gantry, beispielsweise eine Sliding Gantry, die auf Schienen verfahrbar ist, oder eine mobile Gantry mit einem räderbasierten Fahrwerk. Das räderbasierte Fahrwerk kann beispielsweise ein omnidirektionales Fahrwerk sein.
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Bei einer Sliding Gantry ist die Ausrichtung der Gantry relativ zu der Patientenlagerungsvorrichtung typischerweise durch die Schienen fest vorgegeben.
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Die mobile Gantry mit dem räderbasierten Fahrwerk kann mittels einer Drehbewegung um eine vertikale Drehachse in verschiedenen Winkeln relativ zu der Patientenlagerungsvorrichtung ausgerichtet werden. Die Lage der vertikalen Drehachse kann beispielsweise aus einem Zusammenwirken von mehreren Rädern des räderbasierten Fahrwerks resultieren.
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Insbesondere bei Interventionen wird oft eine Ausrichtung gewählt, bei der die Gantry und eine Lagerungsplatte der Patientenlagerungsvorrichtung schräg zueinander angeordnet sind, so dass in einer Bewegungsrichtung der Gantry nicht die volle Breite einer Öffnung der Gantry für die Aufnahme der Lagerungsplatte und des auf der Lagerungsplatte gelagerten Patienten zur Verfügung steht. Wenn die Gantry gekippt ist, verringert sich die nutzbare Höhe der Öffnung der Gantry so dass ebenfalls ein höheres Kollisionsrisiko bestehen kann.
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Ein erhöhtes Kollisionsrisiko ergibt sich auch bei besonders korpulenten Patienten und/oder aufgrund von Lagerungshilfen und/oder Instrumenten zur Navigation und/oder Intervention, die mit dem Patienten verbunden sein können. Auch ein Patient in der Strahlentherapie, der mittels Lagerungshilfen wesentlich höher als die Lagerungsplatte gelagert sein kann, hat möglicherweise ein erhöhtes Kollisionsrisiko.
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Vor einem Scan muss daher zuerst geprüft werden, ob ein Objekt, das einen Patienten, eine Patientenlagerungsvorrichtung und ggf. weitere Teilobjekte aufweist, in die Öffnung der Gantry passt. Zudem muss sichergestellt werden, insbesondere bei interventionellen oder chirurgischen Eingriffen, dass dies auch so bleibt, sofern Scans wiederholt in derselben Behandlungssitzung durchgeführt werden müssen. Eine solche Überprüfung zur Kollisionsvermeidung kann beispielsweise als Testfahrt mit Sichtprüfung durchgeführt werden, bei der die Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander sehr langsam ausgeführt wird und von medizinischem Personal von geeigneten Standpunkten aus beobachtet wird. Geeignete Standpunkte befinden sich insbesondere an dem der Gantry abgewandten Ende des Objekts und dem dem Objekt abgewandten Ende der Gantry und ermöglichen einen Blick durch die Öffnung der Gantry entlang der Bewegungsrichtung der Gantry und des Objekts relativ zueinander.
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Eine solche Testfahrt über den gesamten benötigten Scanbereich kann für das medizinischen Personal mit erhöhtem Stress verbunden sein, weil eine Kollision eines Instruments mit der Gantry für den Patienten gefährlich werden kann. Beispielsweise kann ein im Wirbelkörper verschraubter Registrierungsrahmen eines Navigationssystems aufgrund einer Kollision mit der Gantry aus dem Wirbelkörper ausbrechen und unter Umständen auch das Rückenmark verletzten.
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Eine weitere Möglichkeit, das Kollisionsrisiko zu verringern, ist die Verwendung einer Gantry mit einer großen Öffnung.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, eine verbesserte Kollisionsvermeidung bei einer medizinischen Bildgebungsuntersuchung zu ermöglichen. Jeder Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs löst diese Aufgabe. In den abhängigen Ansprüchen sind weitere vorteilhafte Aspekte der Erfindung berücksichtigt.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer Kollisionsinformation, umfassend:
- - ein Erfassen von ersten Positionsdaten mittels zumindest einer Messvorrichtung, die an einer Gantry einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung angeordnet ist, wobei die ersten Positionsdaten eine Außenkontur eines Objekts betreffen,
- - ein Empfangen von zweiten Positionsdaten, welche eine Innenkontur einer Öffnung der Gantry und/oder eine Außenkontur der Gantry betreffen,
- - ein Empfangen von Bewegungsdaten, welche eine Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander betreffen,
- - ein Berechnen der Kollisionsinformation, welche eine Kollision des Objekts und der Gantry bei der Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander betrifft, basierend auf den ersten Positionsdaten, den zweiten Positionsdaten und den Bewegungsdaten, und
- - ein Bereitstellen der Kollisionsinformation.
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Das Objekt kann insbesondere eine Anordnung, beispielsweise eine Anordnung von mehreren Teilobjekten, sein. Das Objekt kann insbesondere eine Patientenlagerungsvorrichtung und/oder einen Patienten, der auf der Patientenlagerungsvorrichtung gelagert ist, aufweisen. Das Objekt kann ferner ein Instrument für eine medizinische Behandlung des Patienten, beispielsweise ein Interventionsinstrument und/oder ein Navigationsinstrument, und/oder eine Lagerungshilfe aufweisen. Das Instrument kann beispielsweise mit dem Patienten und/oder mit der Patientenlagerungsvorrichtung verbunden sein. Das Objekt kann ferner eine Abdeckung, insbesondere eine flexible sterile Abdeckung, welche den Patienten und/oder das Instrument zumindest teilweise abdeckt, aufweisen. Die Außenkontur eines Objekts, das zusätzlich zu dem Patienten und der Patientenlagerungsvorrichtung ein Instrument, eine Lagerungshilfe und/oder eine Abdeckung aufweist, ist im Vergleich zu einer Außenkontur, die lediglich den Patienten und die Patientenlagerungsvorrichtung einschließt, typischerweise vergrößert.
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Die Bewegungsdaten können beispielsweise eine Startposition und/oder eine Zielposition der Gantry und/oder des Objekts betreffen. Die Bewegungsdaten können beispielsweise eine Geschwindigkeit und/oder einen zeitlichen Geschwindigkeitsverlauf einer Bewegung der Gantry und/oder einer Bewegung des Objekts betreffen. Die Bewegungsdaten können beispielsweise eine Trajektorie der Bewegung der Gantry und/oder eine Trajektorie der Bewegung des Objekts betreffen.
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Die Bewegungsdaten können beispielsweise vordefinierte Bewegungsdaten umfassen, basierend auf welchen die Bewegung der Gantry und/oder die Bewegung des Objekts gesteuert wird. Vordefinierte Bewegungsdaten können beispielsweise basierend auf einem Untersuchungsprotokoll für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung, die mittels des Computertomographiegeräts durchgeführt werden kann, bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Bewegungsdaten beispielsweise extrapolierte Bewegungsdaten umfassen, die beispielsweise basierend auf denjenigen ersten Positionsdaten, die mittels der zumindest einen Messvorrichtung während eines ersten Bewegungsabschnitts erfasst wurden, für einen an den ersten Bewegungsabschnitt folgenden zweiten Bewegungsabschnitt mittels einer Extrapolation berechnet wurden. Alternativ oder zusätzlich können die Bewegungsdaten mittels zumindest einer Bewegungsmessvorrichtung erfasst werden.
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Die zweiten Positionsdaten können beispielsweise vordefinierte zweite Positionsdaten umfassen, die beispielsweise in Form eines geometrischen Datensatzes, der die Gantry betrifft, bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich können die zweiten Positionsdaten mittels der zumindest einen Messvorrichtung und/oder mittels zumindest einer Messvorrichtung für die Innenkontur der Öffnung der Gantry und/oder die Außenkontur der Gantry erfasst werden.
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Die zumindest eine Messvorrichtungen kann insbesondere aus der Gruppe gewählt sein, welche aus einer 3D-Kamera, einem Lasersensor, einem Ultraschallsensor, einem Radarsensor und Kombinationen davon besteht. Die zumindest eine Messvorrichtung kann beispielsweise auf einer Außenseite einer Verkleidung der Gantry angeordnet sein und/oder im Innern der Gantry, insbesondere hinter einem für den jeweiligen Sensor transparenten Bereich einer Verkleidung der Gantry, angeordnet sein.
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Die zumindest eine Messvorrichtung kann insbesondere zur Vermessung eines räumlichen Bereichs in drei Dimensionen ausgebildet sein. Insbesondere kann basierend auf den ersten Positionsdaten für jeden Punkt des räumlichen Bereichs eine Entfernung des Punktes von einem Bezugspunkt ermittelt werden. Der Bezugspunkt kann beispielsweise relativ zu der zumindest einen Messvorrichtung definiert sein. Die Vermessung des räumlichen Bereichs kann beispielsweise automatisch oder benutzergesteuert erfolgen. Die Vermessung des räumlichen Bereichs kann beispielsweise vor einer Topogramm-Aufnahme oder einem Scan durchgeführt werden und den Platz, der für die Topogramm-Aufnahme oder für den Scan benötigt wird, betreffen.
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Unter einem Scan wird insbesondere eine Akquisition von Akquisitionsdaten, beispielsweise Projektionsdaten, von einem abzubildenden Bereich des Patienten mittels einer Akquisitionseinheit der Gantry verstanden, während sich die Gantry relativ zu dem Patienten in einer Längsrichtung des Patienten bewegt und während eine Strahlungsquelle und/oder ein Strahlungsdetektor der Akquisitionseinheit um die Längsrichtung des Patienten rotiert.
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Die Kollisionsinformation kann beispielsweise eine Information darüber umfassen, ob der geplante Scan über den im Untersuchungsprotokoll definierten Scanbereich in dem gewählten Winkel zwischen Rotationsebene und Bewegungsrichtung kollisionsfrei möglich ist. Eine solche Information kann beispielsweise in Form einer Ja-/Nein-Antwort ausgegeben werden.
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Die Kollisionsinformation kann insbesondere eine Einhüllende zumindest des Abschnitts des Objekts, der in der Öffnung positioniert werden kann, und/oder eine Einhüllende eines Abschnitts des Objekts, der sich über eine in dem Untersuchungsprotokoll definierte Länge des Scans erstreckt, umfassen. Die Einhüllende kann beispielsweise eine dreidimensionale Darstellung der Außenkontur des Objekts, insbesondere in Form einer gekrümmten Fläche, sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Kollisionsinformation eine maximale Erstreckung der Außenkontur des Objekts in einer Richtung, die senkrecht zu einer Bewegungsrichtung der Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander ist, umfassen. Insbesondere kann dafür eine maximale Erstreckung der Außenkontur des Objekts in einer horizontalen Richtung und/oder eine maximale Erstreckung der Außenkontur des Objekts in einer vertikalen Richtung berechnet werden. Ferner kann die Kollisionsinformation zu jeder maximalen Erstreckung deren jeweilige longitudinale Position entlang der Bewegungsrichtung der Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander umfassen. Die Bewegungsrichtung der Gantry und des Objekts relativ zueinander kann insbesondere eine durch ein Isozentrum der Gantry verlaufende Bewegungsrichtung der Gantry und des Objekts relativ zueinander sein. Die Bewegungsrichtung der Gantry und des Objekts relativ zueinander kann insbesondere parallel zu einer Längsrichtung eines Patienten sein, der auf der Patientenlagerungsvorrichtung für die medizinische Bildgebungsuntersuchung mittels der medizinischen Bildgebungsvorrichtung gelagert ist.
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Die Kollisionsinformation kann beispielsweise eine freie Weglänge umfassen, um welche die Gantry relativ zu dem Objekt maximal bewegt werden kann, bevor die Kollision des Objekts und der Gantry erfolgt. Beim Berechnen der Kollisionsinformation kann beispielsweise für jedes Punkte-Paar, das jeweils einen Punkt der Innenkontur der Öffnung und/oder der Außenkontur der Gantry und einen Punkt der Außenkontur des Objekts umfasst, jeweils ein Abstand der beiden Punkte des Punktepaares entlang der Bewegungsrichtung der Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander berechnet werden. Die freie Weglänge kann beispielsweise als der kleinste Abstand von den auf diese Weise ermittelten Abständen ermittelt werden. Eine Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander um etwas mehr als die freie Weglänge führt zu einer Kollision der beiden Punkte des zumindest einen Punkte-Paares, für das der kleinste Abstand berechnet wurde. Eine solche freie Weglänge kann auch für den Fall ermittelt werden, in dem die Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander entlang einer horizontalen Bewegungsrichtung erfolgt, die mit einer horizontalen Geraden, die in einer Rotationsebene der Gantry liegt, einen Winkel einschließt, der kleiner als 80 Grad ist.
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Die Kollisionsinformation kann beispielsweise eine Darstellung der freien Weglänge der Gantry in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Gantry und/oder die aktuelle Position der Gantry umfassen. Die Kollisionsinformation kann beispielsweise eine Darstellung zumindest eines Punktes der Innenkontur der Öffnung und/oder der Außenkontur der Gantry und/oder zumindest eines Punktes der Außenkontur des Objekts umfassen, an denen die Kollision der Gantry und des Objekts erfolgt, wenn die Gantry relativ zu dem Objekt um etwas mehr als die freie Weglänge bewegt wird.
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Die Kollisionsinformation kann beispielsweise eine Darstellung der Außenkontur des Objekts und/oder eine Darstellung kollisionsgefährdeter Punkte der Außenkontur des Objekts umfassen. Diese Darstellung kann beispielsweise dreidimensional sein und/oder Kamerabilder von kollisionsgefährdeten Bereichen umfassen. Die Kollisionsinformation kann beispielsweise Darstellungen eines simulierten Kollisionsereignisses, insbesondere in Form eines Videos und/oder für verschiedene Raumwinkel, umfassen. Das simulierte Kollisionsereignis kann beispielsweise basierend auf den ersten Positionsdaten, den zweiten Positionsdaten und den Bewegungsdaten berechnet werden.
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Die Kollisionsinformation kann beispielsweise eine Empfehlung umfassen, die Patientenlagerungsvorrichtung zu verstellen, insbesondere mit Angabe zumindest einer Richtung, in welche die Patientenlagerungsvorrichtung verstellt werden soll, und/oder mit Angabe zumindest eines errechneten Wertes, um den die Patientenlagerungsvorrichtung verstellt werden soll, um eine Kollision zu vermeiden. Die Kollisionsinformation kann beispielsweise eine Empfehlung umfassen, einen Kippwinkel der Gantry um eine errechnete Gradzahl zu verändern, um eine Kollision zu vermeiden. Die Kollisionsinformation kann beispielsweise eine Empfehlung umfassen, den Winkel zwischen einer Rotationsebene der Gantry und der Bewegungsrichtung zu verändern, um eine Kollision zu vermeiden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass basierend auf der Kollisionsinformation ein Datenaustausch zwischen einer Kommunikationseinheit der Gantry und einer Kommunikationseinheit der Patientenlagerungsvorrichtung erfolgt, insbesondere automatisiert erfolgt. Insbesondere kann die Kollisionsinformation von der Gantry an die Patientenlagerungsvorrichtung übertragen werden. Das ermöglicht eine automatische Ausrichtung der Gantry und der Patientenlagerungsvorrichtung relativ zueinander, so dass ein Scan kollisionsfrei durchgeführt werden kann.
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Das ermöglicht eine sichere und präzise Positionierung des Patienten, insbesondere dann, wenn der Patient nur knapp in die Öffnung der Gantry passt. Eine solche Kollisionsvermeidung kann insbesondere weitgehend unabhängig von der Größe des Objekts implementiert werden. Basierend auf der Kollisionsinformation können potenzielle Kollisionsstellen vorab gefunden und abgeändert werden. Ein aufwendiges Prüfen auf Kollisionsfreiheit mit mehreren Personen anhand einer Testfahrt ist somit nicht erforderlich, wodurch Stress, Zeitdruck und zusätzliche Belastung auf Seiten der klinischen Anwender vermieden werden können.
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Um die Kollisionsinformation mit hinreichender Genauigkeit berechnen zu können ist es insbesondere nicht erforderlich, zusätzlich zu der zumindest einen Messvorrichtung, die an der Gantry des Computertomographiegeräts angeordnet ist, eine weitere Messvorrichtung für das Erfassen von Positionsdaten, welche die Außenkontur des Objekts betreffen, vorzusehen. Insbesondere ist keine Montage von Messvorrichtungen im Untersuchungsraum erforderlich.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Objekt eine Patientenlagerungsvorrichtung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung aufweist und/oder dass durch die Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander zumindest ein Abschnitt der Patientenlagerungsvorrichtung in der Öffnung der Gantry positioniert wird. Die Öffnung der Gantry kann insbesondere tunnelförmig sein.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Objekt relativ zu dem Boden des Untersuchungsraumes ruht. Die zumindest eine Messvorrichtung, die an der mobilen Gantry befestigt ist, ist immer dort verfügbar, wo sich die mobile Gantry gerade befindet. Die Kollisionsvermeidung funktioniert somit weitgehend unabhängig von dem Raum, in dem sich die mobile Gantry befindet, und/oder weitgehend unabhängig von der Patientenlagerungsvorrichtung, mit welcher die Gantry für die medizinische Bildgebungsuntersuchung zusammenwirkt. Mit Hilfe der Kollisionsinformation kann insbesondere eine Kollision mit einem Objekt, das sich in Bewegungsrichtung vor der Gantry befindet, beispielsweise einem Instrumententisch, vermieden werden.
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Insbesondere kann eine definierte Startposition der Gantry und des Objekts relativ zueinander vorgesehen sein, von der ausgehend die Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander durchgeführt wird, beispielsweise indem ein Scan des Patienten mittels des Computertomographiegeräts durchgeführt wird. Insbesondere kann die Startposition durch einen vorgegebenen Abstand und/oder durch einen vorgegebenen Winkel zwischen der Gantry und der Patientenlagerungsvorrichtung definiert sein. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Gantry derart ausgebildet ist, dass sie ausgehend von einer Position, die von der Startposition abweicht, insbesondere entfernt ist, reproduzierbar verlässlich in die Startposition gefahren werden kann. Insbesondere kann eine räumliche Lagebeziehung eines Isozentrums der Gantry und eines Isozentrums der Patientenlagerungsvorrichtung empfangen werden und für das Berechnen der Kollisionsinformation verwendet werden.
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Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die Patientenlagerungsvorrichtung zur in einer Längsrichtung des Patienten bewegbaren Lagerung des Patienten ausgebildet ist und/oder dass die Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander ausgeführt wird, indem das Objekt relativ zu einem Boden des Untersuchungsraumes bewegt wird. Die hier beschriebene Kollisionsvermeidung kann insbesondere bei einem veterinärmedizinischen Computertomographiegerät verwendet werden, um eine Kollision der Gantry mit einem großen zu untersuchenden Tier, das sediert sein kann, zu vermeiden.
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Die hier beschriebene Kollisionsvermeidung kann insbesondere sowohl bei einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung mit einer geschlossenen Ringgeometrie der Gantry, beispielsweise einem Computertomographiegerät, als auch bei einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung mit einer offenen Ringgeometrie der Gantry, beispielsweise einem C-Bogen-Röntgengerät, verwendet werden.
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Die zumindest eine Messvorrichtung kann beispielsweise an einem Gehäuse des C-Bogen-Röntgengeräts angeordnet werden. Vor einem Scan mittels des C-Bogen-Röntgengeräts kann beispielsweise mittels der zumindest einen Messvorrichtung der räumliche Scanbereich aus einem definierten z-Abstand außerhalb des Scanbereichs vermessen werden. Basierend auf der Kollisionsinformation kann beispielsweise überprüft werden, ob das C-Bogen-Röntgengerät kollisionsfrei in den Scanbereich gefahren werden kann, um einen Scan des Patienten durchzuführen, und/oder ob das C-Bogen-Röntgengerät in dem Scanbereich kollisionsfrei um eine Längsrichtung des Patienten rotieren und/oder entlang einer Längsrichtung des Patienten verfahren werden kann.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Gantry ein Fahrwerk aufweist und/oder dass die Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander ausgeführt wird, indem die Gantry relativ zu einem Boden eines Untersuchungsraumes bewegt wird. Das Fahrwerk kann insbesondere ein räderbasiertes Fahrwerk sein. Das Fahrwerk kann insbesondere omnidirektional und/oder selbstfahrend sein. Das Fahrwerk kann insbesondere zum autonomen Fahren ausgebildet sein.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Benutzereingabe, welche die Außenkontur des Objekts betrifft, mittels einer Benutzerschnittstelle erfasst wird, und/oder dass die Kollisionsinformation ferner basierend auf der Benutzereingabe berechnet wird.
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Basierend auf den ersten Positionsdaten kann beispielsweise eine Grenzfläche zwischen dem Objekt und einer Umgebung des Objekts, beispielsweise zwischen einer Abdeckung und der die Abdeckung umgebenden Luft, berechnet werden, insbesondere automatisch berechnet werden. Basierend auf der Benutzereingabe kann beispielsweise einen Marker, der einen Punkt und/oder einen Verlauf dieser Grenzfläche darstellt, generiert werden. Mittels der Benutzereingabe kann der Benutzer die Darstellung der Außenkontur des Objekts manipulieren, um beispielsweise falsch erkannte Außenkontur-Anteile manuell zu korrigieren.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Gantry einen Tragrahmen und einen Kipprahmen, der relativ zu dem Tragrahmen um eine horizontale Kippachse kippbar an dem Tragrahmen gelagert ist, aufweist und/oder dass die zumindest eine Messvorrichtung relativ zu dem Kipprahmen um eine horizontale Schwenkachse schwenkbar an dem Kipprahmen gelagert ist.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Kippbewegung des Kipprahmens relativ zu dem Tragrahmen um die horizontale Kippachse ausgeführt wird und/oder dass eine Schwenkbewegung der zumindest einen Messvorrichtung relativ zu dem Kipprahmen um die horizontale Schwenkachse derart ausgeführt wird, dass sich die Kippbewegung des Kipprahmens um die horizontale Kippachse und die Schwenkbewegung der zumindest einen Messvorrichtung um die horizontale Schwenkachse in Bezug auf eine Ausrichtung der zumindest einen Messvorrichtung relativ zu dem Objekt im Wesentlichen kompensieren, insbesondere kompensieren und/oder derart kompensieren, dass die Ausrichtung der zumindest einen Messvorrichtung relativ zu dem Objekt im Wesentlichen unverändert bleibt, insbesondere unverändert bleibt.
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Insbesondere kann die horizontale Schwenkachse parallel zu der Kippachse sein. Die zumindest eine Messvorrichtung kann beispielsweise mittels eines Schwenklagers für die relativ zu dem Kipprahmen um eine horizontale Schwenkachse schwenkbare Lagerung an dem Kipprahmen gelagert sein. Ein solches Schwenklager kann beispielsweise als Wälzlager oder als Kugelgelenk oder in Form einer kardanischen Aufhängung ausgebildet sein.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die zumindest eine Messvorrichtung relativ zu der Gantry um eine vertikale Schwenkachse schwenkbar an der Gantry gelagert ist.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Drehbewegung der Gantry um eine vertikale Drehachse ausgeführt wird und/oder dass eine Schwenkbewegung der zumindest einen Messvorrichtung relativ zu der Gantry um die vertikale Schwenkachse derart ausgeführt wird, dass sich die Drehbewegung der Gantry um die vertikale Drehachse und die Schwenkbewegung der zumindest einen Messvorrichtung um die vertikale Schwenkachse in Bezug auf eine Ausrichtung der zumindest einen Messvorrichtung relativ zu dem Objekt im Wesentlichen kompensieren, insbesondere kompensieren und/oder derart kompensieren, dass die Ausrichtung der zumindest einen Messvorrichtung relativ zu dem Objekt im Wesentlichen unverändert bleibt, insbesondere unverändert bleibt.
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Insbesondere kann die vertikale Schwenkachse parallel zu der vertikalen Drehachse sein. Die zumindest eine Messvorrichtung kann beispielsweise mittels eines Schwenklagers für die relativ zu der Gantry um eine vertikale Schwenkachse schwenkbare Lagerung an der Gantry, insbesondere an dem Kipprahmen, gelagert sein. Ein solches Schwenklager kann beispielsweise als Wälzlager oder als Kugelgelenk oder in Form einer kardanischen Aufhängung ausgebildet sein. Die Drehbewegung der Gantry um die vertikale Drehachse kann beispielsweise mittels eines omnidirektionalen Fahrwerks erfolgen.
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Gemäß einer Ausführungsform liegen die Kippachse und/oder die vertikale Drehachse in einer Rotationsebene der Gantry. Die Rotationsebene der Gantry ist senkrecht zu der Rotationsachse der Gantry, um welche der Strahlungsdetektor und die Strahlungsquelle rotieren. Das Isozentrum der Gantry befindet sich in der Rotationsebene der Gantry und auf der Rotationsachse der Gantry.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass eine Schwenkbewegung der zumindest einen Messvorrichtung ausgeführt wird, um die Messvorrichtung auf einen anderen Raumbereich auszurichten. Beispielsweise können erste Positionsdaten für einen erweiterten Raumbereich erfasst werden, indem die zumindest eine Messvorrichtung mittels einer Schwenkbewegung nacheinander auf verschiedene Teilbereiche des erweiterten Raumbereichs ausgerichtet wird. Dass kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn sich in dem Teilbereich des erweiterten Raumbereichs, auf den die Messvorrichtung ursprünglich ausgerichtet ist, keine relevanten Objekte befinden. Ferner kann mittels einer Schwenkbewegung der zumindest einen Messvorrichtung die Ausrichtung der Messvorrichtung einem relevanten Objekt, dass sich von einem Teilbereich des erweiterten Raumbereichs zu einem anderen Teilbereich des erweiterten Raumbereichs bewegt, folgen.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die zumindest eine Messvorrichtung relativ zu der Öffnung der Gantry mittels einer Führungsstruktur bewegbar gelagert ist. Die Führungsstruktur kann beispielsweise eine Schiene aufweisen. Die Führungsstruktur kann beispielsweise einen Pfad um die Öffnung der Gantry herum bilden. Der Pfad kann insbesondere ringförmig oder C-Bogen-förmig sein. Der Pfad kann insbesondere offen oder geschlossen sein. Gemäß einer Ausführungsform weist der Pfad einen oder mehrere gerade Abschnitte auf. Gemäß einer Ausführungsform ist die zumindest eine Messvorrichtung an dem Rotor der Gantry angeordnet.
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Insbesondere kann die zumindest eine Messvorrichtung auf dem Pfad um die Öffnung der Gantry herum, insbesondere um die Rotationsachse der Gantry herum, bewegt werden. Insbesondere können die ersten Positionsdaten mittels der zumindest einen Messvorrichtung erfasst werden, während die zumindest eine Messvorrichtung auf dem Pfad um die Öffnung der Gantry herum, insbesondere um die Rotationsachse der Gantry herum, bewegt wird. Auf diese Weise können mittels der zumindest einen Messvorrichtung erste Positionsdaten von verschiedenen Seiten des Objekts erfasst werden. Erste Positionsdaten von teilweise verdeckten Bereichen des Objekts können somit besser erfasst werden.
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Ferner kann ein Warnsignal ausgegeben werden, wenn ein Objekt durch nicht stationäres Verhalten im Bereich des intendierten Scan-Fahrwegs seine Position ändert, beispielsweise wenn ein Arzt sich über den intendierten Scan-Fahrweg bewegt und/oder eine Flüssigkeit auf den intendierten Scan-Fahrweg fließt. Das Warnsignal kann beispielsweise in dem Moment ausgegeben werden, in dem das Objekt eine Position in dem intendierten Scan-Fahrweg einnimmt, in der es bei einer Fortsetzung der Bewegung der Gantry entlang des Scan-Fahrwegs mit der Gantry kollidieren würde. Insbesondere kann das Warnsignal vor Beginn eines Scans ausgegeben werden. Somit kann eine unnötige Strahlenexposition des Patienten aufgrund eines abgebrochenen Scans vermieden werden.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Kollisionsinformation mittels einer Ausgabeeinheit für einen Benutzer sichtbar und/oder hörbar ausgegeben wird.
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Die Kollisionsinformation kann beispielsweise bereitgestellt werden, indem die Kollisionsinformation mittels eines Bildschirms angezeigt wird und/oder mittels eines Audiosystems als Tonsignal ausgegeben wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Kollisionsinformation beispielsweise bereitgestellt werden, indem die Kollisionsinformation in ein computerlesbares Speichermedium geschrieben wird und/oder indem die Kollisionsinformation in Form eines elektromagnetischen Signals ausgesendet wird.
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Insbesondere kann die Kollisionsinformation von einem Datenverarbeitungssystem, insbesondere einem Kollisionsvermeidungssystem, empfangen und/oder weiterverarbeitet werden. Das Kollisionsvermeidungssystem kann beispielsweise in die Gantry integriert sein, insbesondere in eine autonom fahrende Gantry integriert sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Kollisionsvermeidungssystem mindestens ein Subsystem umfassen, das in die Gantry integriert ist, und/oder mindestens ein Subsystem umfassen, dass unabhängig von der Gantry und/oder außerhalb der Gantry angeordnet ist, beispielsweise relativ zu einem Untersuchungsraum fest installiert ist.
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Ein Datentransfer zwischen Komponenten der medizinischen Bildgebungsvorrichtung kann beispielsweise jeweils mittels einer geeigneten Datentransfer-Schnittstelle erfolgen. Die Datentransfer-Schnittstelle zum Datentransfer an und/oder von einer Komponente der medizinischen Bildgebungsvorrichtung kann zumindest teilweise in Form von Software und/oder zumindest teilweise in Form von Hardware realisiert sein. Die Datentransfer-Schnittstelle kann beispielsweise zum Abspeichern von Daten in und/oder zum Laden von Daten aus einem computerlesbaren Speichermedium ausgebildet sein, wobei auf das computerlesbare Speichermedium eine oder mehrere Komponenten der medizinischen Bildgebungsvorrichtung zugreifen können.
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Gemäß einer Ausführungsform kann ein Warnsignal basierend auf der Kollisionsinformation generiert werden und ausgegeben werden. Das Warnsignal hilft dem Nutzer, schnell und gezielt zu reagieren. Das Warnsignal kann beispielsweise ein Audiosignal, ein visuelles Signal oder ein audiovisuelles Signal sein.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander entlang einer insbesondre horizontalen Bewegungsrichtung erfolgt, die mit einer horizontalen Geraden, die in einer Rotationsebene der Gantry liegt, einen Winkel einschließt, der kleiner als 80 Grad, insbesondere kleiner als 70 Grad, ist.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander ausgeführt wird, wobei die ersten Positionsdaten mittels der zumindest einen Messvorrichtung während der Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander erfasst werden, wobei die Kollisionsinformation während der Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander berechnet und bereitgestellt wird.
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Insbesondere können die ersten Positionsdaten mittels der zumindest einen Messvorrichtung kontinuierlich oder periodisch erfasst werden. Gemäß einer Ausführungsform kann bei Bedarf das Erfassen der ersten Positionsdaten abgestellt werden, insbesondere programmatisch oder manuell abgestellt werden, und/oder wiederholt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner ein Tracking einer Bewegung des Objekts, beispielsweise basierend auf Markern und/oder einer Oberflächen-Erkennung. Insbesondere kann basierend auf den ersten Positionsdaten eine Darstellung der Patientenoberfläche für aufeinanderfolgende Zeitpunkte und/oder eine Bewegung der Patientenoberfläche und/oder zumindest eines darauf aufgebrachten Markers ermittelt werden. Diese Informationen können in Form einer Bewegungskurve und/oder eines sich bewegenden Oberflächenbildes dargestellt und/oder mittels eines Bildschirms angezeigt werden. Die auf diese Weise erkannten Bewegungen des Patienten können beispielsweise als Surrogat für durch die Atmung bedingte Bewegungen innerer Strukturen des Patienten verwendet werden, insbesondere für eine 4D-CT-Untersuchung oder eine Punktionen in einer bestimmten Atemphase.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander in Abhängigkeit von der Kollisionsinformation angepasst, insbesondere automatisch angepasst, oder beendet, insbesondere automatisch beendet wird.
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Die Kollisionsinformation kann beispielsweise zumindest ein Ausgabesignal an ein Fahrwerk der Gantry umfassen, um die Bewegung zu ändern, insbesondere zu verlangsamen oder zu stoppen, oder um die Bewegung zu verhindern.
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Die Erfindung betrifft ferner eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, aufweisend:
- - eine Gantry,
- - zumindest eine Messvorrichtung zum Erfassen von ersten Positionsdaten, die an der Gantry angeordnet ist, wobei die ersten Positionsdaten eine Außenkontur eines Objekts betreffen,
- - eine Positionsdaten-Empfangseinheit zum Empfangen von zweiten Positionsdaten, welche eine Innenkontur einer Öffnung der Gantry und/oder eine Außenkontur der Gantry betreffen,
- - eine Bewegungsdaten-Empfangseinheit zum Empfangen von Bewegungsdaten, welche die Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander betreffen,
- - eine Berechnungseinheit zum Berechnen der Kollisionsinformation, welche eine Kollision des Objekts und der Gantry bei der Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander betrifft, basierend auf den ersten Positionsdaten, den zweiten Positionsdaten und den Bewegungsdaten, und
- - eine Bereitstellungseinheit zum Bereitstellen der Kollisionsinformation.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die medizinische Bildgebungsvorrichtung eine Benutzerschnittstelle zum Erfassen einer Benutzereingabe aufweist, wobei die Berechnungseinheit zum Berechnen der Kollisionsinformation ferner basierend auf der Benutzereingabe ausgebildet ist.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Objekt eine Patientenlagerungsvorrichtung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung aufweist und/oder dass durch die Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander zumindest ein Abschnitt der Patientenlagerungsvorrichtung in der Öffnung der Gantry positioniert wird. Insbesondere kann das Objekt derart relativ zu der Gantry gelagert sein, dass durch eine Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander zumindest ein Abschnitt der Patientenlagerungsvorrichtung in einer Öffnung der Gantry positioniert werden kann.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Gantry ein Fahrwerk aufweist und/oder dass die Bewegung der Gantry und des Objekts relativ zueinander ausgeführt wird, indem die Gantry relativ zu einem Boden eines Untersuchungsraumes bewegt wird.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Gantry einen Tragrahmen und einen Kipprahmen, der relativ zu dem Tragrahmen um eine horizontale Kippachse kippbar an dem Tragrahmen gelagert ist, aufweist und/oder dass die zumindest eine Messvorrichtung relativ zu dem Kipprahmen um eine horizontale Schwenkachse schwenkbar an dem Kipprahmen gelagert ist.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Kippbewegung des Kipprahmens relativ zu dem Tragrahmen um die horizontale Kippachse ausgeführt werden kann und/oder dass eine Schwenkbewegung der zumindest einen Messvorrichtung relativ zu dem Kipprahmen um die horizontale Schwenkachse derart ausgeführt werden kann, dass sich die Kippbewegung des Kipprahmens um die horizontale Kippachse und die Schwenkbewegung der zumindest einen Messvorrichtung um die horizontale Schwenkachse in Bezug auf eine Ausrichtung der zumindest einen Messvorrichtung relativ zu dem Objekt im Wesentlichen kompensieren, insbesondere kompensieren und/oder derart kompensieren, dass die Ausrichtung der zumindest einen Messvorrichtung relativ zu dem Objekt im Wesentlichen unverändert bleibt, insbesondere unverändert bleibt.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die zumindest eine Messvorrichtung relativ zu der Gantry um eine vertikale Schwenkachse schwenkbar an der Gantry gelagert ist.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Drehbewegung der Gantry um eine vertikale Drehachse ausgeführt werden kann und/oder dass eine Schwenkbewegung der zumindest einen Messvorrichtung relativ zu der Gantry um die vertikale Schwenkachse derart ausgeführt werden kann, dass sich die Drehbewegung der Gantry um die vertikale Drehachse und die Schwenkbewegung der zumindest einen Messvorrichtung um die vertikale Schwenkachse in Bezug auf eine Ausrichtung der zumindest einen Messvorrichtung relativ zu dem Objekt im Wesentlichen kompensieren, insbesondere kompensieren und/oder derart kompensieren, dass die Ausrichtung der zumindest einen Messvorrichtung relativ zu dem Objekt im Wesentlichen unverändert bleibt, insbesondere unverändert bleibt.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die medizinische Bildgebungsvorrichtung eine Gantry mit einer Ringgeometrie aufweist. Die Ringgeometrie kann insbesondere offen oder geschlossen sein. Insbesondere kann die Öffnung der Gantry durch die Ringgeometrie der Gantry gebildet sein.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die medizinische Bildgebungsvorrichtung ein Computertomographiegerät oder ein C-Bogen-Röntgengerät ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Gantry im Bereich der Öffnung zumindest einen Drucksensor, beispielsweise in Form einer drucksensitiven Folie, auf. Mittels des Drucksensors können Drucksensordaten erfasst werden. Die Drucksensordaten können zusätzlich zu den ersten Positionsdaten, den zweiten Positionsdaten und den Bewegungsdaten für das Berechnen der Kollisionsinformation verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich können die Drucksensordaten unabhängig von dem Berechnen der Kollisionsinformation ausgewertet werden, um eine unmittelbar bevorstehende Kollision des Objekts und der Gantry festzustellen und beispielsweise durch ein sofortiges Beenden der Bewegung zu verhindern.
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Die medizinische Bildgebungsvorrichtung kann beispielsweise aus der Bildgebungsmodalitäten-Gruppe gewählt sein, welche aus einem Röntgengerät, einem C-Bogen-Röntgengerät, einem Computertomographiegerät (CT-Gerät), einem Molekularbildgebungsgerät (MI-Gerät), einem Einzelphotonen-Emissions-Computertomographiegerät (SPECT-Gerät), einem Positronen-Emissions-Tomographiegerät (PET-Gerät), einem Magnetresonanztomographiegerät (MR-Gerät) und Kombinationen daraus, insbesondere einem PET-CT-Gerät und einem PET-MR-Gerät, besteht. Die medizinische Bildgebungsvorrichtung kann ferner eine Kombination einer Bildgebungsmodalität, die beispielsweise aus der Bildgebungsmodalitäten-Gruppe gewählt ist, und einer Bestrahlungsmodalität aufweisen. Dabei kann die Bestrahlungsmodalität beispielsweise eine Bestrahlungseinheit zur therapeutischen Bestrahlung aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die medizinische Bildgebungsvorrichtung eine Akquisitionseinheit, welche zur Akquisition der Akquisitionsdaten ausgebildet ist, auf. Insbesondere kann die Akquisitionseinheit eine Strahlungsquelle und einen Strahlungsdetektor aufweisen.
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Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Strahlungsquelle zur Emission und/oder zur Anregung einer Strahlung, insbesondere einer elektromagnetischen Strahlung, ausgebildet ist und/oder dass der Strahlungsdetektor zur Detektion der Strahlung, insbesondere der elektromagnetischen Strahlung, ausgebildet ist. Die Strahlung kann beispielsweise von der Strahlungsquelle zu einem abzubildenden Bereich gelangen und/oder nach einer Wechselwirkung mit dem abzubildenden Bereich zu dem Strahlungsdetektor gelangen.
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Bei der Wechselwirkung mit dem abzubildenden Bereich wird die Strahlung modifiziert und damit zum Träger von Informationen, die den abzubildenden Bereich betreffen. Bei der Wechselwirkung der Strahlung mit dem Detektor werden diese Informationen in Form von Akquisitionsdaten erfasst.
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Insbesondere bei einem Computertomographiegerät und bei einem C-Bogen-Röntgengerät können die Akquisitionsdaten Projektionsdaten, die Akquisitionseinheit eine Projektionsdaten-Akquisitionseinheit, die Strahlungsquelle eine Röntgenquelle, der Strahlungsdetektor ein Röntgendetektor sein. Der Röntgendetektor kann insbesondere ein quantenzählender und/oder energieauflösender Röntgendetektor sein.
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Die Gantry einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung weist typischerweise eine Tragkonstruktion auf, an der insbesondere Komponenten der Akquisitionseinheit, insbesondere die Strahlungsquelle und/oder der Strahlungsdetektor, angeordnet sind.
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Die Tragkonstruktion der Gantry weist typischerweise eine derart hohe Steifigkeit und Festigkeit auf, dass die Komponenten der Akquisitionseinheit sowohl relativ zueinander als auch relativ zu einem abzubildenden Bereich in einer für die Bildgebung hinreichend definierten Geometrie anordenbar sind.
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Bei einem Computertomographiegerät weist die Gantry typischerweise einen Tragrahmen und einen relativ zu dem Tragrahmen drehbar gelagerten Rotor auf, wobei die Strahlungsquelle und der Strahlungsdetektor an dem Rotor angeordnet sind. Optional kann die Gantry einen relativ zu dem Tragrahmen kippbar gelagerten Kipprahmen aufweisen, wobei der Rotor an dem Kipprahmen angeordnet ist.
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Bei einem C-Bogen-Röntgengerät weist die Gantry typischerweise einen Tragrahmen und einen relativ zu dem Tragrahmen schwenkbar gelagerten C-Bogen auf, wobei die Strahlungsquelle und der Strahlungsdetektor an dem C-Bogen angeordnet sind.
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Bei einem Magnetresonanztomographiegerät weist die Gantry typischerweise einen Tragrahmen auf, an dem der Hauptmagnet und eine erste Hochfrequenzantenneneinheit angeordnet sind, wobei die erste Hochfrequenzantenneneinheit in Form einer Körperspule, die dem Fachmann auch unter dem Begriff „Body Coil“ bekannt ist, ausgebildet ist.
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Daten, insbesondere die zweiten Positionsdaten und/oder die Bewegungsdaten, können beispielsweise empfangen werden, indem ein Signal, welches die Daten trägt, empfangen wird und/oder indem die Daten eingelesen werden, insbesondere aus einem computerlesbaren Speichermedium eingelesen werden. Daten, insbesondere die Kollisionsinformation, können beispielsweise bereitgestellt werden, indem ein Signal, welches die Daten trägt, übertragen wird und/oder indem die Daten in ein computerlesbares Speichermedium geschrieben werden und/oder indem die Daten auf einem Bildschirm angezeigt werden.
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Im Rahmen der Erfindung können Merkmale, welche in Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung und/oder unterschiedliche Anspruchskategorien (Verfahren, Verwendung, Vorrichtung, System usw.) beschrieben sind, zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden. Beispielsweise kann ein Anspruch, der eine Vorrichtung betrifft, auch mit Merkmalen, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet werden und umgekehrt. Funktionale Merkmale eines Verfahrens können dabei durch entsprechend ausgebildete gegenständliche Komponenten ausgeführt werden. Neben den in dieser Anmeldung ausdrücklich beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind vielfältige weitere Ausführungsformen der Erfindung denkbar, zu denen der Fachmann gelangen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, der durch die Ansprüche vorgegeben ist.
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Die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ schließt nicht aus, dass das betroffene Merkmal auch mehrfach vorhanden sein kann. Die Verwendung des Ausdrucks „aufweisen“ schließt nicht aus, dass die mittels des Ausdrucks „aufweisen“ verknüpften Begriffe identisch sein können. Beispielsweise weist die medizinische Bildgebungsvorrichtung die medizinische Bildgebungsvorrichtung auf. Die Verwendung des Ausdrucks „Einheit“ schließt nicht aus, dass der Gegenstand, auf den sich der Ausdruck „Einheit“ bezieht, mehrere Komponenten aufweisen kann, die räumlich voneinander separiert sind.
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Der Ausdruck „basierend auf“ kann im Kontext der vorliegenden Anmeldung insbesondere im Sinne des Ausdrucks „unter Verwendung von“ verstanden werden. Insbesondere schließt eine Formulierung, der zufolge ein erstes Merkmal basierend auf einem zweiten Merkmal erzeugt (alternativ: ermittelt, bestimmt etc.) wird, nicht aus, dass das erste Merkmal basierend auf einem dritten Merkmal erzeugt (alternativ: ermittelt, bestimmt etc.) werden kann.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Figuren erläutert.
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Die Darstellung in den Figuren ist schematisch, stark vereinfacht und nicht zwingend maßstabsgetreu.
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Es zeigen:
- die 1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bereitstellen einer Kollisionsinformation,
- die 2 eine Darstellung einer Vorrichtung zum Bereitstellen einer Kollisionsinformation,
- die 3 eine seitliche Ansicht der medizinische Bildgebungsvorrichtung, und
- die 4 eine Draufsicht der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 2 in einem weiteren Betriebszustand.
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Die 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bereitstellen einer Kollisionsinformation, umfassend:
- - ein Erfassen EP1 von ersten Positionsdaten mittels zumindest einer Messvorrichtung EP1-U, die an einer Gantry 20 einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung 2 angeordnet ist, wobei die ersten Positionsdaten eine Außenkontur eines Objekts 1 betreffen,
- - ein Empfangen EP2 von zweiten Positionsdaten, welche eine Innenkontur einer Öffnung 9 der Gantry 20 und/oder eine Außenkontur der Gantry 20 betreffen,
- - ein Empfangen EB von Bewegungsdaten, welche die Bewegung der Gantry 20 und des Objekts 1 relativ zueinander betreffen,
- - ein Berechnen RK der Kollisionsinformation, welche eine Kollision des Objekts 1 und der Gantry 20 bei der Bewegung der Gantry 20 und des Objekts 1 relativ zueinander betrifft, basierend auf den ersten Positionsdaten, den zweiten Positionsdaten und den Bewegungsdaten, und
- - ein Bereitstellen BK der Kollisionsinformation.
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Die 2 zeigt eine Darstellung einer Vorrichtung U zum Bereitstellen einer Kollisionsinformation, aufweisend:
- - zumindest eine Messvorrichtung EP1-U zum Erfassen EP1 von ersten Positionsdaten, die an einer Gantry 20 angeordnet ist, wobei die ersten Positionsdaten eine Außenkontur eines Objekts 1 betreffen,
- - eine Positionsdaten-Empfangseinheit EP2-U zum Empfangen EP2 von zweiten Positionsdaten, welche eine Innenkontur einer Öffnung 9 der Gantry 20 und/oder eine Außenkontur der Gantry 20 betreffen,
- - eine Bewegungsdaten-Empfangseinheit EB-U zum Empfangen EB von Bewegungsdaten, welche die Bewegung der Gantry 20 und des Objekts 1 relativ zueinander betreffen,
- - eine Berechnungseinheit RK-U zum Berechnen RK der Kollisionsinformation, welche eine Kollision des Objekts 1 und der Gantry 20 bei der Bewegung der Gantry 20 und des Objekts 1 relativ zueinander betrifft, basierend auf den ersten Positionsdaten, den zweiten Positionsdaten und den Bewegungsdaten, und
- - eine Bereitstellungseinheit BK-U zum Bereitstellen BK der Kollisionsinformation.
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Die 3 zeigt eine seitliche Ansicht der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 2, aufweisend:
- - eine Gantry 20,
- - zumindest eine Messvorrichtung EP1-U zum Erfassen EP1 von ersten Positionsdaten, die an der Gantry 20 angeordnet ist, wobei die ersten Positionsdaten eine Außenkontur eines Objekts 1 betreffen,
- - eine Positionsdaten-Empfangseinheit EP2-U zum Empfangen EP2 von zweiten Positionsdaten, welche eine Innenkontur einer Öffnung 9 der Gantry 20 und/oder eine Außenkontur der Gantry 20 betreffen,
- - eine Bewegungsdaten-Empfangseinheit EB-U zum Empfangen EB von Bewegungsdaten, welche die Bewegung der Gantry 20 und des Objekts 1 relativ zueinander betreffen,
- - eine Berechnungseinheit RK-U zum Berechnen RK der Kollisionsinformation, welche eine Kollision des Objekts 1 und der Gantry 20 bei der Bewegung der Gantry 20 und des Objekts 1 relativ zueinander betrifft, basierend auf den ersten Positionsdaten, den zweiten Positionsdaten und den Bewegungsdaten, und
- - eine Bereitstellungseinheit BK-U zum Bereitstellen BK der Kollisionsinformation.
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Die medizinische Bildgebungsvorrichtung 2 weist somit die Vorrichtung U zum Bereitstellen einer Kollisionsinformation auf. Die medizinische Bildgebungsvorrichtung 2 ist ein Computertomographiegerät. Das Objekt 1 weist eine Patientenlagerungsvorrichtung 10 der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 2 auf. Durch die Bewegung der Gantry 20 und des Objekts 1 relativ zueinander wird zumindest ein Abschnitt der Patientenlagerungsvorrichtung 1 in der Öffnung 9 der Gantry 20 positioniert. Die Patientenlagerungsvorrichtung 10 weist den Lagerungssockel 11 und die Lagerungsplatte 12 zur Lagerung des Patienten 13 auf.
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Die Gantry 20 weist ein Fahrwerk 23 auf, wobei die Bewegung der Gantry 20 und des Objekts 1 relativ zueinander ausgeführt wird, indem die Gantry 20 relativ zu einem Boden 3 eines Untersuchungsraumes bewegt wird. Die ersten Positionsdaten werden mittels der zumindest einen Messvorrichtung EP1-U während der Bewegung der Gantry 20 und des Objekts 1 relativ zueinander erfasst. Die Kollisionsinformation wird während der Bewegung der Gantry 20 und des Objekts 1 relativ zueinander berechnet und bereitgestellt.
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Die medizinische Bildgebungsvorrichtung 2 weist in Form der tragbaren Bedieneinheit T, beispielsweise eines Tabletcomputers, eine Benutzerschnittstelle zum Erfassen einer Benutzereingabe auf, wobei die Kollisionsinformation basierend auf der Benutzereingabe berechnet wird. Die Kollisionsinformation wird mittels einer Ausgabeeinheit in Form der tragbaren Bedieneinheit T für einen Benutzer sichtbar und/oder hörbar ausgegeben. Die Bewegung der Gantry 20 und des Objekts 1 relativ zueinander wird in Abhängigkeit von der Kollisionsinformation automatisch angepasst oder beendet.
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Die medizinische Bildgebungsvorrichtung 2 weist die Recheneinheit 30 in Form eines Computers, die einen Prozessor und ein computerlesbares Speichermedium aufweist, auf. Die Recheneinheit 30 ist zum Steuern der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 2, insbesondere zum Steuern der Bewegung der Gantry 20 basierend auf der Kollisionsinformation, beispielsweise zum automatischen Anpassen und/oder zum automatischen Beenden der Bewegung der Gantry 20 und des Objekts 1 relativ zueinander, ausgebildet.
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Komponenten der Vorrichtung U zum Bereitstellen einer Kollisionsinformation können in Form von Hardware in der Recheneinheit 30 und/oder in Form von Software auf der Recheneinheit 30 ausgebildet sein. Die Recheneinheit 30 weist insbesondere die Positionsdaten-Empfangseinheit EP2-U, die Bewegungsdaten-Empfangseinheit EB-U, die Berechnungseinheit RK-U und die Bereitstellungseinheit BK-U auf.
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Die Recheneinheit 30 ist mit der zumindest einen Messvorrichtung EP1-U mittels einer Verbindung zur Datenübertragung verbunden. Insbesondere kann die Recheneinheit 30 von der zumindest einen Messvorrichtung EP1-U die ersten Positionsdaten empfangen. Die Recheneinheit 30 ist mit der tragbaren Bedieneinheit T mittels einer weiteren Verbindung zur Datenübertragung verbunden. Verbindungen zur Datenübertragung können beispielsweise kabelgebunden oder kabellos sein.
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Die Gantry 20 weist einen Tragrahmen 21 und einen Kipprahmen 22, der relativ zu dem Tragrahmen 21 um eine horizontale Kippachse AT kippbar an dem Tragrahmen 21 gelagert ist, auf. Die Gantry weist ferner den Rotor 24 auf, der mittels einer Drehlagerungsvorrichtung an dem Kipprahmen 22 um die Rotationsachse AR relativ zu dem Kipprahmen 22 drehbar angeordnet. In die tunnelförmige Öffnung 9 ist der Patient 13 einführbar. In der tunnelförmigen Öffnung 9 ist ein abzubildender Bereich des Patienten 13 derart positionierbar, dass die Strahlung 27 von der Strahlungsquelle 26 zu dem abzubildenden Bereich gelangen kann und nach einer Wechselwirkung mit dem abzubildenden Bereich zu dem Strahlungsdetektor 28 gelangen kann.
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Die zumindest eine Messvorrichtung EP1-U ist relativ zu dem Kipprahmen 22 um eine horizontale Schwenkachse AH schwenkbar an dem Kipprahmen 22 gelagert. Eine Kippbewegung des Kipprahmens 22 relativ zu dem Tragrahmen 21 um die horizontale Kippachse AT kann ausgeführt werden. Eine Schwenkbewegung der zumindest einen Messvorrichtung EP1-U relativ zu dem Kipprahmen 22 um die horizontale Schwenkachse AH kann derart ausgeführt werden, dass sich die Kippbewegung des Kipprahmens 22 um die horizontale Kippachse AT und die Schwenkbewegung der zumindest einen Messvorrichtung EP1-U um die horizontale Schwenkachse AH in Bezug auf eine Ausrichtung der zumindest einen Messvorrichtung EP1-U relativ zu dem Objekt 1 im Wesentlichen kompensieren.
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Die zumindest eine Messvorrichtung EP1-U ist relativ zu der Gantry 20 um eine vertikale Schwenkachse AV schwenkbar an der Gantry 20 gelagert. Eine Drehbewegung der Gantry 20 um eine vertikale Drehachse AY kann ausgeführt werden. Eine Schwenkbewegung der zumindest einen Messvorrichtung EP1-U relativ zu der Gantry 20 um die vertikale Schwenkachse AV kann derart ausgeführt werden, dass sich die Drehbewegung der Gantry 20 um die vertikale Drehachse AY und die Schwenkbewegung der zumindest einen Messvorrichtung EP1-U um die vertikale Schwenkachse AV in Bezug auf eine Ausrichtung der zumindest einen Messvorrichtung EP1-U relativ zu dem Objekt 1 im Wesentlichen kompensieren. Die ersten Positionsdaten können für einen erweiterten Raumbereich F erfasst werden, indem die zumindest eine Messvorrichtung mittels der Schwenkbewegung nacheinander auf verschiedene Teilbereiche F1 des erweiterten Raumbereichs ausgerichtet wird.
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Die zumindest eine Messvorrichtung EP1-U ist relativ zu der Öffnung 9 der Gantry 20 mittels einer Führungsstruktur G bewegbar gelagert. Die Führungsstruktur G weist eine Schiene auf und bildet einen ringförmigen geschlossenen Pfad um die Öffnung 9 der Gantry 20 herum. Die zumindest eine Messvorrichtung wird auf dem ringförmigen geschlossenen Pfad um die Öffnung 9 der Gantry 20 herum, insbesondere um die Rotationsachse AR herum, bewegt.
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Der Übersichtlichkeit wegen sind auf der Seite der Gantry 20, die der Patientenlagerungsvorrichtung 10 zugewandt ist, weniger erweiterte Raumbereiche F als auf der Seite der Gantry 20, die der Patientenlagerungsvorrichtung 10 abgewandt ist, eingezeichnet. Mit der zumindest einen Messvorrichtung EP1-U können jedoch insbesondere auf den beiden vorgenannten Seiten der Gantry 20 erste Positionsdaten für Raumbereiche erfasst werden, die in Bezug auf eine Richtung, die zu der Rotationsachse AR bei gekipptem oder nicht gekipptem Rotor 24 senkrecht ist, über die äußerste Außenkontur der Gantry 20 hinausragen, insbesondere Teile des Bodens 3 und/oder einer Decke des Untersuchungsraumes umfassen. Das ermöglicht eine Kollisionsvermeidung auch unmittelbar nach einem Wechsel der Bewegungsrichtung und/oder der Scanrichtung um 180 Grad, insbesondere während der Abschnitt der Patientenlagerungsvorrichtung 13 mit dem Patienten 13 in der Öffnung 9 der Gantry 20 positioniert ist.
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Auf dem Boden befindet sich die Markierung 3M. An der Patientenlagerungsvorrichtung 10 befinden sich die Markierungen 11M und 12M. Positionsdaten, welche die Markierungen 3M, 11M und 12M betreffen, können beispielsweise mittels der zumindest einen Messvorrichtung EP1-U erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich dazu können Positionsdaten, welche die Markierungen 3M, 11M und 12M betreffen, mittels zumindest einer Messvorrichtung für die Markierungen, die unabhängig von der zumindest einen Messvorrichtung EP1-U verwendet werden kann, erfasst werden. Basierend auf den Markierungen 3M, 11M und 12M können die Gantry 20 und die Patientenlagerungsvorrichtung 10 relativ zueinander ausgerichtet werden und/oder in der Startposition positioniert werden. Die Markierungen 3M, 11M und 12M können beispielsweise optisch detektierbare Markierungen und/oder mittels Ultraschall und/oder Radiowellen detektierbare Markierungen sein.
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Alternativ oder zusätzlich zu den gezeigten Markierungen können andere Markierungen verwendet werden, die beispielsweise nicht auf dem Boden des Untersuchungsraumes und/oder nicht an der Patientenlagerungsvorrichtung angeordnet sind. Beispielsweise können Markierungen an der Decke des Untersuchungsraumes und/oder an dafür ausgebildeten Trägern im Untersuchungsraum angeordnet sein.
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Die 4 zeigt eine Draufsicht der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 2 in einem weiteren Betriebszustand, wobei die Bewegung der Gantry 20 und des Objekts 1 relativ zueinander entlang einer horizontalen Bewegungsrichtung AB erfolgt, die mit einer horizontalen Geraden AS, die in einer Rotationsebene der Gantry 20 liegt, einen Winkel W einschließt, der kleiner als 80 Grad ist.
