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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf ein medizinisches Abbildungssystem, welches zur Verhinderung von unbeabsichtigter Röntgenbestrahlung eines Objekts fähig ist und auf ein Verfahren zur Verhinderung unbeabsichtigter Röntgenbestrahlung in einem solchen medizinischen Abbildungssystem.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Während intervenierender Röntgenstrahlverfahren sollte ein Behandler es vermeiden, seine Hände direkt in den Röntgenstrahl zu halten. Jedoch kann dies in Notfällen oder in Verbindung mit dem auszuführenden medizinischen Eingriff unvermeidlich sein. Es sind verschiedene Gegenmaßnahmen bekannt, beispielsweise die Nutzung von Handschuhen, die ein röntgenstrahlundurchlässiges Material enthalten, wie etwa Blei, die Nutzung eines Gleitgels zur Abschwächung von Röntgenstrahlen, die Nutzung von am Ringfinger anbringbaren Dosimetern etc.
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Des Weiteren ist es bekannt, ein Röntgengerät zu nutzen, das eine Röntgenstrahlquelle und einen Röntgenstrahldetektor sowie Indikatormittel zur Beleuchtung eines Bestrahlungsfeldes hat, das von den Röntgenstrahlen durchsetzt wird, was sich über einen Patienten und zwischen dem Röntgenstrahldetektor und dem Patienten befindet. Indikatormittel sind zur Überwachung des Bestrahlungsfeldes vorgesehen. Hierbei kann die Hand des Bedieners erfasst werden, wenn sie in den Röntgenstrahl kommt, so dass eine Alarmierungseinrichtung zu wissen gibt, dass eine Hand bestrahlt wird. Beispielsweise kann dies aus der
EP 1 084 678 A1 abgeleitet werden.
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Die
US 2008/0279333 A1 offenbart ein C-Arm-Röntgenabbildungssystem, das mit Näherungssensoren versehen ist. Vor einer Untersuchung scannen die Näherungssensoren die realen Außenabmessungen eines Patienten als individuelle „statische Hüllkurve“ ab. Während der Untersuchung werden die tatsächlichen Außenabmessungen des Patienten in Echtzeit als „dynamische Hüllkurve“ bestimmt. Die statische und dynamische Hüllkurve werden verglichen, und es kann, wenn der „Abstand“ zwischen der individuellen statischen und dynamischen Hüllkurve einen einstellbaren Wert überschreitet, eine Bewegung des C-Arms oder des Patienten gestoppt werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es kann vorteilhaft sein, ein medizinisches Abbildungssystem bereitzustellen, welches eine Röntgenstrahlquelle und einen Röntgenstrahldetektor umfasst und welches dazu in der Lage ist, die Bestrahlung einer Hand durch einen direkten Röntgenstrahl so weit als möglich zu vermeiden, ohne manuelle Eingaben zu erfordern. Nachfolgend wird ein solches medizinisches Abbildungssystem vorgeschlagen, welches die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausführungsformen und weitere Verbesserungen können aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung entnommen werden.
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Das medizinische Abbildungssystem gemäß der Erfindung weist eine Röntgenstrahlabbildungseinrichtung, die eine Röntgenstrahlquelle und einen Röntgenstrahldetektor hat, eine zwischen der Röntgenstrahlquelle und dem Röntgenstrahldetektor positionierbare Patientenlagerung, eine mindestens an einem des Gehäuses der Röntgenstrahlquelle und des Röntgenstrahldetektors platzierte Mehrzahl von Näherungssensoren und eine mit der Mehrzahl von Näherungssensoren verbindbaren Verarbeitungseinheit auf. Die Mehrzahl von Näherungssensoren ist zur Erfassung von Abstandsinformation aus einem Abbildungsgebiet zwischen dem Röntgenstrahldetektor und der Röntgenstrahlquelle ausgebildet. Die Verarbeitungseinheit ist zur Erzeugung von Referenzabstandsinformation aus Abstandsinformation ausgebildet, die erfasst wird, ohne dass sich ein vor unbeabsichtigter Bestrahlung zu schützendes Objekt im Abbildungsgebiet befindet, und zur Erfassung des Vorhandenseins eines solchen Objekts im Abbildungsgebiet mittels einer Bestimmung einer temporären Abweichung zwischen tatsächlicher Abstandsinformation und der Referenzabstandsinformation, sowie zur Erzeugung eines Warnsignals, wenn die temporäre Abweichung eine vorbestimmte Schwelle übersteigt.
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Das erwähnte medizinische Abbildungssystem kann ein medizinischer Diagnose- und/oder Therapieapparat sein, welcher eine Erfassung von Röntgenstrahlbildern mittels einer Röntgenstrahlquelle und eines Röntgenstrahldetektors bietet. Beispielsweise kann die Röntgenbilderfassungseinrichtung vom C-Arm-Typ sein, welcher ein C-förmiges Gestell mit zwei einander zugewandten gegenüberliegenden Enden hat, wobei ein Ende die Röntgenstrahlquelle trägt und wobei das gegenüberliegende Ende den Röntgenstrahldetektor trägt, welcher ein „Flat-Panel-Detektor“ sein kann. Das C-förmige Gestell kann um alle drei Bezugsachsen um den Patienten gedreht werden und kann längs dieser Achsen relativ zum Patienten bewegt werden, welcher auf der Patientenlagerung platziert werden kann, die zwischen der Röntgenstrahlquelle und dem Röntgenstrahldetektor positionierbar ist.
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Letztere kann beispielsweise in Tisch sein, auf dem der Patient flach liegen kann. Speziell für die Nutzung bei Eingriffen kann die Geometrie der Röntgenbilderfassungseinrichtung bezüglich des zu untersuchenden Patienten verändert werden. Dies schließt eine Bewegung der Röntgenbilderfassungseinrichtung, z.B. eine Rotation, eine Neigung, eine laterale oder horizontale Positionsverschiebung sowie eine Bewegung der Patientenlagerung, z.B. ihrer Höhe oder Längs- oder Querposition etc., ein. Auch kann die Ausrichtung der Röntgenstrahlquelle und des Röntgenstrahldetektors geändert werden, was zu einer Änderung eines Quelle-Bild-Abstandes, einem Drehen des Detektors etc. führt.
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Die Verarbeitungseinheit kann eine Speichereinheit umfassen oder mit einer solchen verbunden sein und ist zur Ausführung von Algorithmen konfiguriert, die eine Bestimmung der temporären Abweichungen der Abstandsinformation ermöglichen. Zu diesem Zweck kann die Speichereinheit Referenzabstandsinformation und/oder die vorbestimmte Schwelle speichern.
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Ein Näherungssensor in der Bedeutung des Anspruchs 1 kann ein beliebiger Sensor sein, der zur Erfassung des Abstands zu einem Objekt in der Nähe des Sensors und zur Erzeugung eines von der tatsächlichen Nähe zum Objekt abhängigen Signals fähig ist. Die Mehrzahl von Näherungssensoren kann in einem vorbestimmten Muster angeordnet sein, welches mindestens Zeilen und Matrizen von Näherungssensoren einschließen kann. Während jeder Näherungssensor ein Abstandssignal liefert, welches von der Nähe eines dem jeweiligen Näherungssensor zugewandten Objekts abhängt, liefert die Mehrzahl von Näherungssensoren ein Datenfeld, das einen Satz von Abstandsinformationen hat. Dieses Datenfeld, bei dem der Terminus „Feld“ als ein Satz einer Mehrzahl von Werten anzusehen ist, ist mit einem Bild vergleichbar, wobei anstelle einer Helligkeits- und Farbinformation eine Abstandsinformation gegeben wird. Diese Datenfelder können also auch als „Abstandsbilder“ angesehen werden.
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Die Näherungssensoren sind bevorzugt an einem Gehäuse eines der Röntgenstrahlquelle oder des Röntgenstrahldetektors angebracht oder in ein solches integriert, was auch eine Anordnung direkt vor der Röntgenstrahlquelle, dem Röntgenstrahldetektor zugewandt, und umgekehrt einschließt.
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Temporäre Abweichungen von Abstandsinformationen werden durch Empfangen der Abstandsinformation von den Näherungssensoren und Bestimmen der Differenz zwischen den Sätzen von Abstandsinformation durch elementweise Subtraktion der Abstandsinformationswerte von jedem Näherungssensor in den entsprechenden Datenfeldern, d.h. der Abstandsbilder, bestimmt. Die zwei Sätze von Abstandsinformation müssen nicht aufeinanderfolgende Sätze sein, sondern sie beziehen sich insbesondere auf einen Satz von Referenzabstandsinformation und einen Satz von tatsächlicher bzw. aktueller Abstandsinformation, wobei die letztere eine Abstandsinformation ist, die während einer Abbildung eines Patienten, bevorzugt während einer intervenierenden Röntgenstrahlbehandlung, erfasst wird.
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Eine Grundidee der Erfindung liegt daher darin, dass die Verarbeitungseinheit, die mit der Mehrzahl von Näherungssensoren verbunden ist, Abstandsbilder erzeugt, die zur Erfassung plötzlicher Inhomogenitäten untersucht werden, die in der aktuellen Abstandsinformation auftreten, die als durch ein Objekt verursacht interpretiert werden können, wie etwa dahingehend, dass eine Hand oder ein anderer Körperteil eines Behandlers während eines Eingriffs in das Abbildungsgebiet eintritt oder sich in diesem befindet. Wenn ein solches Ereignis erfasst wird, d.h. wenn die temporäre Abweichung zwischen der tatsächlichen und Referenzabstandsinformation eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, kann ein Warnsignal erzeugt werden, welches es dem System und/oder dem Arzt ermöglicht, geeignete Maßnahmen zum Schutz eines solchen Objekts gegenüber unerwünschter Röntgenbestrahlung zu ergreifen.
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Die oben erwähnte Referenzabstandsinformation repräsentiert einen zu untersuchenden Patienten, der wie oben erläutert auf der Patientenlagerung positioniert ist. Wenn weder die Röntgenbilderfassungseinrichtung noch die Patientenlagerung bewegt wird, kann die durch die Mehrzahl von Abstandssensoren erfasste Abstandsinformation als fest angesehen werden. Es kann jedoch leichte Bewegungen infolge des Atmens des Patienten etc. geben.
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Angesichts dessen, dass eine Störung in der erfassten Abstandsinformation, die dadurch verursacht wird, dass eine Hand oder ein anderes Körperteil des Behandlers das Abbildungsgebiet zwischen der Röntgenstrahlquelle und dem Röntgenstrahldetektor erreicht, sich merklich von solchen leichten Patientenbewegungen unterscheidet, ist dieses Ereignis gut detektierbar. Die Verarbeitungseinheit filtert daher die Referenzabstandsinformation aus der aktuellen Abstandsinformation kontinuierlich aus, um ausgeprägtere Bewegungen zu identifizieren. In diesem Kontext kann der Begriff „Filtern“ als Subtrahieren, d.h. als Bestimmen der Differenz zwischen der tatsächlichen und der Referenzabstandsinformation, verstanden werden.
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Das Warnsignal, das durch die Verarbeitungseinheit in dem Fall erzeugt wird, dass im überwachten Raum, der gleich dem Bestrahlungsfeld oder größer als dieses sein kann, ein Objekt erfasst wird, ermöglicht das Ergreifen von Gegenmaßnahmen zum Verhindern einer Bestrahlung der Hand oder des anderen Körperteils des Behandlers, das Auslösen einer Warnungs-Bereitstellung, die ein optisches oder akustisches Warnsignal sein kann. Diese Gegenmaßnahmen werden weiter unten erläutert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verarbeitungseinheit dazu konfiguriert, einen Toleranzbereich zu definieren, der Änderungen der erfassten Abstandsinformation infolge von Bewegungen eines Patienten auf der Patientenlagerung während eines Eingriffs entspricht. Wie oben erwähnt, können diese leichten Bewegungen beispielsweise durch das Atmen des Patienten bewirkt sein.
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Der Toleranzbereich kann durch Untersuchen, d.h. Überwachen und Bewerten, des Bewegungsniveaus des jeweiligen Patienten über eine kurze Zeitspanne bestimmt werden. Diese Zeitspanne muss nicht streng begrenzt sein, da die Näherungssensoren keine gefährliche Röntgenstrahlung liefern. Es ist daher nicht nur möglich, die Erzeugung von Referenzabstandsinformation über einige Sekunden auszuführen, sondern auch über eine Zeitspanne in der Größenordnung einer Minute oder sogar länger.
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Die Erzeugung der Referenzabstandsinformation kann mit einer großen Anzahl verschiedener Verfahren ausgeführt werden. Beispielsweise können geringfügige Abstandsinformationsabweichungen für eine bestimmte Zeitspanne beobachtet werden, wobei garantiert sein sollte, dass kein anderes Objekt in den Raum zwischen der Röntgenstrahlquelle und dem Röntgenstrahldetektor kommt. Es kann dann möglich sein, bestimmte Referenzschwellwerte zu definieren, welche geeignete Grenzbedingungen für die durch die Bewegung des Patienten verursachte Abstandsinformation repräsentieren. Alternativ oder zusätzlich wird der Toleranzbereich durch Schaffung eines physischen Modells des Patienten geliefert, wobei Atembewegungen etc. des Patienten simuliert werden. In jedem Falle kann die vorbestimmte Schwelle für die Verarbeitungseinheit zur Erzeugung eines Warnsignals außerhalb des definierten Toleranzbereiches gesetzt werden, welcher es vorteilhaft ermöglicht, dass die Verarbeitungseinheit auf zuverlässige Weise zwischen normalen Patientenbewegungen und einem Objekt, etwa der Hand des Arztes, unterscheidet, das in das Abbildungsgebiet kommt.
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In einer bevorzugten Ausführung werden die Näherungssensoren als kapazitive Sensoren realisiert, die eine Abfühlelektrode aufweisen, die eine Oberfläche mit elektrisch leitenden Gebieten und nichtleitenden Gebieten hat, wobei die Näherungssensoren zur Messung eines elektrischen Feldes zwischen der Abfühlelektrode und einem Objekt ausgebildet sind. Ein solcher Näherungssensor kann eine ziemlich flache Gestalt haben, die es ermöglicht, dass die Näherungssensoren leicht in eine Komponente der Röntgenstrahlabbildungseinrichtung integriert werden. Weiterhin ermöglicht es die Wahl einer geringen Dicke der Elektroden, dass die Röntgenstrahlen kaum beeinflusst oder abgeschwächt werden.
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Noch weiterhin können die Näherungssensoren in einer Matrix angeordnet sein, die beispielsweise rechteckig sein kann. Aufgrund der durch die Näherungssensoren gelieferten Signale kann ein Datenfeld, d.h. Abstandsinformation, durch Aufstellen einer Matrix geschaffen werden, die mit Abstandswerten gefüllt wird, welche mit den Näherungssensoren korreliert sind, die in den gleichen Positionen der Matrix angeordnet sind.
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Vorteilhafterweise kann das medizinische Abbildungssystem zur Unterbrechung der Aussendung von Röntgenstrahlung aus der Röntgenstrahlquelle, wenn die Verarbeitungseinheit das Warnsignal erzeugt, konfiguriert werden. Beispielsweise in dem Fall, dass die Verarbeitungseinheit detektiert, dass eine Hand eines Bedieners oder ein anderes Objekt das Bestrahlungsfeld erreicht, ist eine Unterbrechung der Röntgenstrahlemission eine schnelle Lösung zur Vermeidung einer unbeabsichtigten Bestrahlung der Hand. Wie weiter oben festgestellt, kann der überwachte Raum, aus dem die „Abstandsbilder“ erzeugt werden, größer als das Bestrahlungsgebiet sein, so dass die Hand des Bedieners schon klar erfasst werden kann, bevor sie in das Bestrahlungsfeld bzw. -gebiet eintritt.
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In einer noch weiteren Ausführung kann das medizinische Abbildungssystem Strahlbegrenzungseinrichtungen aufweisen, die an der Röntgenstrahlquelle platziert sind, welche zu einer Formung des Bestrahlungsfeldes mittels eines Keils und/oder Kollimationseinrichtungen ausgebildet sind. In dem Fall, dass ein Warnsignal durch die Verarbeitungseinheit erzeugt wird, können die Strahlbegrenzungseinrichtungen so gesteuert werden, dass das Bestrahlungsfeld einen Abschnitt des Abbildungsgebietes ausschließt, wo das Objekt sich befindet. Mit anderen Worten kann, wenn in dem „Abstandsbild“ ein Objekts wie etwa eine sich nähernde Hand erkannt wird, dieses Gebiet ein gewünschtes Ziel für die Bewegung der Kollimationseinrichtung oder des Keils sein.
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In dieser Hinsicht ist die Verarbeitungseinheit zur Lokalisierung eines sich dem Bestrahlungsfeld nähernden Objekts durch Identifikation mindestens eines beeinflussten Näherungssensors der Mehrzahl von Näherungssensoren konfiguriert, der einer temporären Abweichung ausgesetzt ist, die die vorbestimmte Schwelle überschreitet. Dies bedeutet, dass nicht nur der Umstand, dass eine Hand eines Bedieners sich dem Strahlungsfeld nähert, sondern auch die Stelle ihrer Annäherung erfasst werden kann, um geeignete Gegenmaßnahmen einzuleiten.
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Das medizinische Abbildungssystem kann weiterhin einen Warn-Bereitsteller bzw. Warn-Provider aufweisen, der ein optischer oder akustischer Warn-Provider sein kann, der mindestens temporär betreibbar ist, wenn ein Warnsignal durch die Verarbeitungseinheit erzeugt wird. Der Betrieb kann vorübergehend sein und in eine Nutzerschnittstelle, eine Anzeigeeinrichtung oder eine andere Einrichtung integriert sein, die in das medizinische Abbildungssystem integriert ist und auf die der Bediener während des Betriebes ständig schaut.
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Weiterhin kann die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet sein, die Referenzabstandsinformation zu regenerieren bzw. zu aktualisieren, nachdem eine Komponente der Röntgenstrahlabbildungseinrichtung und/oder der Patientenlagerung bewegt wurde. Es wird hierdurch möglich, automatisch die Warnfunktion während eines Eingriffsprozesses, der üblicherweise eine Bewegung der Röntgenstrahlerfassungseinrichtung einschließt, anzupassen.
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Noch weiterhin kann Abstandsinformation derart gesammelt werden, dass nicht nur das Abbildungsgebiet selbst berücksichtigt wird, sondern auch ein benachbartes Gebiet, welches eine Sicherheitszone darstellt. Hierdurch kann auch eine Streuung der Röntgenstrahlung hinreichend berücksichtigt werden, da Hände in der Sicherheitszone unmittelbar außerhalb des Abbildungsgebietes ebenfalls einer relativ hohen Röntgenstrahldosis ausgesetzt sein können. Die Bestimmung einer solchen Sicherheitszone kann komplexer sein als bloß das Hinzufügen einer feststehenden Sicherheitszone in einer Richtung bezüglich des Abbildungsgebietes; beispielsweise können anatomische Modelle, die dreidimensionale Streueffekte berücksichtigen, aufgestellt und genutzt werden. Dieses anatomische Modell kann, wie oben erwähnt, auch zur Erzeugung der Referenzdaten genutzt werden.
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In diesem Kontext wird darauf hingewiesen, dass die Genauigkeit, Richtcharakteristik und Empfindlichkeit der Näherungssensoren einen Einfluss auf die Qualität und Genauigkeit der Korrektur-/Vorbeugungsaktionen haben. Mittel zur Außerkraftsetzung der Systemaktionen können in das medizinische Abbildungssystem eingeschlossen sein.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Verhinderung unbeabsichtigter Röntgenbestrahlung in einem medizinischen Abbildungssystem, wie oben beschrieben, wobei das Verfahren die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs hat.
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Das Verfahren umfasst somit das Erzeugen von Röntgenstrahlen durch eine Röntgenstrahlquelle einer Röntgenbilderfassungseinrichtung in Richtung eines Röntgenstrahldetektors der Röntgenbilderfassungseinrichtung, wobei zwischen der Röntgenstrahlquelle und dem Röntgenstrahldetektor eine Patientenlagerung positionierbar ist, das Erfassen von Abstandsinformation für ein Abbildungsgebiet zwischen dem Röntgenstrahldetektor und der Röntgenstrahlquelle von einer Mehrzahl von Näherungssensoren, die bei mindestens einem der Röntgenstrahlquelle und des Röntgenstrahldetektors angeordnet sind, das Erzeugen von Referenzabstandsinformation aus Abstandsinformation, die erfasst wurde, ohne dass sich ein vor unbeabsichtigter Bestrahlung zu schützendes Objekt im Abbildungsgebiet befindet, das Erfassen des Vorhandenseins eines solchen Objekts im Abbildungsgebiet mittels des Bestimmens einer temporären Abweichung zwischen tatsächlicher Abstandsinformation und der erzeugten Referenzabstandsinformation und das Erzeugen eines Warnsignals, wenn die temporäre Abweichung eine vorbestimmte Schwelle überschreitet.
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Die strukturellen Beziehungen der erwähnten Elemente bezüglich des Verfahrens können aus der obigen Beschreibung des medizinischen Abbildungssystems ebenso entnommen werden wie die Erzeugung der vorbestimmten Referenzabstandsinformation.
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Weiterhin kann das Verfahren das Unterbrechen der Emission von Röntgenbestrahlung aus der Röntgenstrahlquelle, wenn das Warnsignal erzeugt wird, umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren das selektive Steuern mindestens einer Strahlbeschränkungseinrichtung bei Erzeugung des Warnsignals, um ein Bestrahlungsgebiet zwischen der Röntgenstrahlquelle und dem Röntgenstrahldetektor, umfassen. Bevorzugt umfasst das Verfahren auch das Lokalisieren eines sich dem Bestrahlungsgebiet nähernden Objekts durch Identifikation mindestens eines beeinflussten Näherungssensors aus der Mehrzahl von Näherungssensoren, für den eine temporäre Abweichung eine vorbestimmte Schwelle überschreitet.
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Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen deutlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt ein medizinisches Abbildungssystem in einer schematischen Gesamtansicht.
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2 zeigt unterschiedliche Abstandsbilder, ein Referenzabstandsbild und ein Abstandsbild, welches ein Objekt im Bestrahlungsfeld zeigt.
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3 zeigt eine Bewegung einer Strahleinschränkungseinrichtung nach Erfassung eines Objekts im Bestrahlungsfeld.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Gemäß dem Beispiel in 1 wird ein medizinisches Abbildungssystem 10 bereitgestellt, welches eine Röntgenbilderfassungseinrichtung 12 und beispielhaft eine OP-Bildbeobachtungseinrichtung 14 aufweist, welche eine Nutzerschnittstelleneinrichtung aufweist oder bildet.
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Die Röntgenbilderfassungseinrichtung 12 umfasst eine Röntgenstrahlquelle 16, eine Strahleinschränkungseinrichtung 17 und einen Röntgenstrahldetektor 18. Die Röntgenbilderfassungseinrichtung 12 ist dazu ausgebildet, Röntgenstrahlbilder eines Objekts, d.h. eines Patienten, bereitzustellen. Weiterhin ist ein Tragetisch 20, beispielsweise zur Aufnahme und zum Halten eines Objekts, wie etwa eines Patienten, gezeigt, der ein Kontrastmittel von einem Kontrastmittelinjektor 22 zum Einführen eines Kontrastmittels in Gefäße des Patienten während eines Eingriffs bekommen kann.
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Eine Steuereinheit 24 kann vorhanden sein, um die Röntgenbilderfassungseinrichtung 12 zu steuern, d.h. die Position und Ausrichtung, sowie die Position und Ausrichtung des Tragetischs 20. Jedoch kann eine Steuereinheit 24 auch über verschiedene Stellen und unterschiedliche Komponenten verteilt sein, die miteinander verbunden sind, um die benötigten Funktionen zu realisieren.
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Es sollte beachtet werden, dass die Röntgenbilderfassungseinrichtung 12 aus 1 exemplarisch als eine C-Arm-Struktur gewählt ist. Jedoch können andere Röntgenbilderfassungsgeräte, beweglich oder nicht beweglich, benutzt werden, ohne vom Konzept der Erfindung abzugehen, da das medizinische Darstellungssystem 10 insbesondere geeignet ist, um eine unbeabsichtigte Röntgenbestrahlung eines Objekts, etwa der Hand eines Bedieners, zu vermeiden, unabhängig von der Art des medizinischen Darstellungssystems der Röntgenbilderfassungseinrichtung.
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Die OP-Bildbeobachtungseinrichtung 14 umfasst beispielhaft eine Berechnungseinheit 26, die u.a. eine Bilddatenbereitstellungseinheit 28 und eine Verarbeitungseinheit 30 einschließt. Die OP-Bildbeobachtungseinrichtung 14 weist auch eine Anzeigeeinheit 32 mit einer ersten Anzeige 34 und einer zweiten Anzeige 36 auf, die auch in der Röntgenbilderfassungseinrichtung 12 zum Bereitstellen von Röntgenbildern und verarbeiteten Bildern, wie etwa eines durch die Verarbeitungseinheit 30 erzeugten Visualisierungs-Bildes, gefunden werden kann. Wenn gewünscht, können auch Abstandsbilder dargestellt werden, die weiter unten erläutert werden.
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Die Bilddatenbereitstellungseinheit 28 ist beispielhaft dazu ausgebildet, OP-Bilder eines interessierenden Bereichs eines Objekts zu liefern, welches bestimmte Gefäße, wie etwa eine Aorta, zeigt.
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Wie mit gestrichelten Linien dargestellt, ist eine erste Matrix aus einer Mehrzahl von Näherungssensoren 38 an der Röntgenstrahlquelle 16 angeordnet, während beispielhaft weiterhin eine zweite Matrix von Näherungssensoren 40 am Röntgenstrahldetektor 18 angeordnet ist. Da die Orientierung der C-Arm-Struktur von den Aufgaben des Bedieners abhängt, kann nicht ausgeschlossen werden, dass ein vor unbeabsichtigter Röntgenbestrahlung zu schützendes Objekt, beispielsweise die Hand eines Bedieners, das Abbildungsgebiet 42 in einem Gebiet zwischen dem Detektor 18 und dem Patienten auf dem Tisch 20 erreicht oder dass, bei einer anderen Orientierung der C-Arm-Struktur, das Abbildungsgebiet 42 in einem Gebiet zwischen der Röntgenstrahlquelle 16 und dem Patienten liegt. Daher weisen bei diesem Beispiel sowohl die Röntgenstrahlquelle 16 als auch der Röntgenstrahldetektor 18 vorteilhafterweise eine Mehrzahl von Näherungssensoren auf. Dies ist jedoch nicht erforderlich, und es kann auch von Vorteil sein, nur eine erste Matrix aus einer Mehrzahl von Näherungssensoren 38 an der Röntgenstrahlquelle 16 oder nur eine zweite Matrix aus einer Mehrzahl von Näherungssensoren 40 am Röntgenstrahldetektor 18 vorzusehen.
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Die Matrices der Näherungssensoren 38, 40 können jeweils rechteckige Gestalt haben, was die Möglichkeit der Bereitstellung rechteckiger „Abstandsbilder“ bietet. Diese enthalten erfasste Abstandsinformation, die mit den jeweiligen Näherungssensorpositionen in der entsprechenden Matrix korreliert ist. Dies kann eine Darstellung gemäß 2 ergeben, die weiter unten erläutert wird.
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Die Verarbeitungseinheit 30 sollte zur Bestimmung von temporären Abweichungen zwischen aktuellen Abstandsinformationen, die durch eine Mehrzahl von Näherungssensoren 38, 40 erfasst werden, und Referenzabstandsinformationen konfiguriert sein. Diese können bevorzugt auf erfassten Abstandsinformationen mit der Röntgenstrahlquelle 16, dem Röntgenstrahldetektor 18 und dem Tisch 20 in festen Positionen basieren. Durch Bestimmen der Differenz zwischen aktueller Abstandsinformation und der Referenzabstandsinformation wird die letztere aus der erfassten Abstandsinformation herausgefiltert. Die Verarbeitungseinheit 30 ist weiterhin dazu ausgebildet, in dem Falle, dass die bestimmten temporären Abweichungen eine vorbestimmte Schwelle überschreiten, ein Warnsignal zu erzeugen. Die Verarbeitungseinheit kann folglich zuverlässig und schnell die Annäherung eines Objekts in das Abbildungsgebiet 42 bestimmen, was ein Ereignis ist, welches sich klar von gewöhnlichen Bewegungen des Patienten auf dem Tisch 20 unterscheidet, um das Warnsignal zu erzeugen.
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Zu diesem Zweck kann die Verarbeitungseinheit 30 einen Speicher zur Speicherung erfasster Abstandsinformationen zu mindestens einem Zeitpunkt als Basis zur Erzeugung von Referenzabstandsinformationen aufweisen, welche den mittleren Abständen der zu untersuchenden Patienten für die Näherungssensoren in der Vergangenheit ähnelt, und um Referenzabstandsinformationen aus den erfassten tatsächlichen Abstandsinformationen herauszufiltern.
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Das Warnsignal kann zu einer Mehrzahl von verschiedenen Aktionen führen. Beispielsweise kann die Strahleinschränkungseinrichtung 17 das Bestrahlungsfeld so formen, dass ein Teil des Abbildungsgebietes 42, in dem das Objekt detektiert wird, von der Röntgenbestrahlung ausgeschlossen wird. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es auch möglich, über einen Warn-Provider eine Warnung auszugeben, der in die OP-Beobachtungseinrichtung 14 integriert und dazu ausgebildet ist, die Aufmerksamkeit des Bedieners auf ein erfasstes Objekt im Bestrahlungsfeld zu lenken. Hierbei kann es sich um eine optische und/oder eine akustische Warnung handeln.
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Noch weiterhin kann die Verarbeitungseinheit 30 dazu genutzt werden, die Röntgenstrahlquelle 16 zu steuern, um die Aussendung von Röntgenstrahlung aus der Röntgenstrahlquelle 16 zu unterbrechen. Somit wird, sobald das Warnsignal erzeugt wird, keine Röntgenstrahlung mehr geliefert, bis das erfasste Objekt aus dem Abbildungsgebiet 42 entfernt wurde.
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Die Verarbeitungseinheit 30 kann mit einer Nutzerschnittstelle verbunden sein, welche in die Bilddarstellungseinrichtung 14 eingeschlossen, mit dieser verbunden oder durch diese gebildet sein kann. Jedoch kann die Nutzerschnittstelle und/oder die Mensch-Maschine-Schnittstelle auch durch einen weiteren Schirm 23 unterstützt sein, der in der Nähe des Tischs 20 platziert und so konfiguriert ist, dass er Nutzereingaben empfängt und/oder Informationen darstellt. Beispielsweise kann der Schirm ein Touchscreen sein, das virtuelle Tasten zur Betätigung/Steuerung des medizinischen Abbildungssystems 10 bereitstellt und auch Mittel zum Erwecken der Aufmerksamkeit des Bedieners aufweist, wenn ein Warnsignal erzeugt wird.
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2 zeigt zwei verschiedene „Abstandsbilder“ I und II Form von Säulendiagrammen, wobei die Höhe der einzelnen Säulen mit den erfassten Abständen korreliert, während die Schattierung/Helligkeit jedes Graphen mit der Höhe der Säulen korreliert ist. Folglich stehen lange Säulen für einen größeren Abstand als kurze Säulen.
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Das Abstandsbild I, welches links angeordnet ist, kann die Referenzabstandsinformation repräsentieren. Hier sind alle an den entsprechenden Näherungssensorpositionen gemessenen Abstände größer und weisen nahezu die gleiche Helligkeit bzw. den gleichen Grauton auf. Dies kann in Bezug zur Referenzabstandsinformation stehen, bei der die Hand des Bedieners nicht im Abbildungsgebiet ist und somit nicht in der Nähe der entsprechenden Näherungssensoren. Der Patient auf dem Tisch des medizinischen Abbildungssystems wird sich während eines Eingriffs oder eines Ablaufs normalerweise leicht bewegen, solche leichten Bewegungen sollten somit vernachlässigt werden. Ein einfacher Ansatz zur Berücksichtigung dieser leichten Bewegungen kann es sein, eine bestimmte vernachlässigbare Abstandsdifferenz 46 oder einen Bewegungstoleranzbereich zu definieren, welche/welcher der Differenz zwischen den Grenzen der sich permanent ändernden erfassten Abstände zum Patient ähnelt. Folglich ist dieser vernachlässigbare Abstand ein Teil der bestimmten Referenzabstandsinformation.
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Jedoch zeigt das Abstandsbild II, welches sich rechts befindet, ein Gebiet 44, in dem sich die Abstandsinformationen drastisch von den übrigen Gebieten und vom Abstandsbild I unterscheiden. Beispielsweise kann ein Abstand 48 zwischen einem Objekt und verbleibenden Teilen des Abstandsbildes II gemessen werden. Der Abstand 48 unterscheidet sich deutlich vom oben erwähnten vernachlässigbaren Abstand 46. Dies resultiert aus einem klar verringerten detektierten Abstand eines Objekts, d.h. der Hand des Bedieners, in der Nähe der Röntgenstrahlquelle 16 oder des Röntgenstrahldetektors 18.
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Die Referenzabstandsinformation kann aus dem aktuellen Abstandsbild II herausgefiltert werden, was durch eine Subtraktion der einzelnen Abstandswerte, d.h. der Höhen der Säulen, von den Abstandswerten des Abstandsbildes II ausgeführt werden kann. Wenn kein Objekt sich im Bestrahlungsfeld befindet, würde das gefilterte Ergebnis keinen detektierten Abstand oder lediglich (schwaches) Rauschen zeigen.
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Jedoch ist, wie aus dem Abstandsbild II deutlich wird, in einem Abschnitt 44 eine Abstandsinformation vorhanden, die sich klar von der Referenzabstandsinformation unterscheidet. Folglich ist ein Warnsignal zu erzeugen.
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3 zeigt eine mögliche Gegenmaßnahme zur Verhinderung unbeabsichtigter Bestrahlung des Objekts, d.h. der Hand des Bedieners. Hier kann ein Keil 50 zur Begrenzung bzw. Einschränkung der Bestrahlung im Abschnitt 44 benutzt werden. Vermittels der Identifizierung jener Näherungssensoren, die Objektabständen ausgesetzt sind, die klar die vorbestimmte Schwelle überschreiten, kann die gewünschte Position zur Bewegung einer Strahleinschränkungseinrichtung 50 in Form eines Keils bestimmt werden. Die Verarbeitungseinheit 30 kann die Strahleinschränkungseinrichtung 50 auf die Erzeugung des Warnsignals hin in diesen Abschnitt bewegen.
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In einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogramm oder ein Computerprogrammelement bereitgestellt, welches sich dadurch auszeichnet, dass es zur Ausführung der Verfahrensschritte des Verfahrens gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen in einem geeigneten System ausgebildet ist.
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Das Computerprogrammelement kann hierfür in einer Computereinheit gespeichert werden, die auch ein Teil einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sein kann. Diese Computereinheit kann dazu ausgebildet sein, die Schritte des oben beschriebenen Verfahrens auszuführen oder deren Ausführung zu veranlassen. Darüber hinaus kann sie dazu ausgebildet sein, die Komponenten der oben beschriebenen Vorrichtung zu betreiben. Die Berechnungs- bzw. Computereinheit kann dazu ausgebildet sein, automatisch und/oder aufgrund von Befehlen eines Nutzers zu arbeiten. Ein Computerprogramm kann in einen Arbeitsspeicher eines Datenprozessors geladen werden. Der Datenprozessor kann somit dazu ausgerüstet sein, das Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen.
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Diese beispielhafte Ausführungsform der Erfindung deckt sowohl ein Computerprogramm ab, welches von Beginn an die Erfindung benutzt, als auch ein Computerprogramm, welches mittels eines Updates ein existierendes Programm in ein Programm verändert, welches die Erfindung benutzt.
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Weiterhin könnte das Computerprogrammelement dazu fähig sein, alle erforderlichen Schritte zu realisieren, um das Verfahren einer beispielhaften Ausführungsform des oben beschriebenen Verfahrens auszuführen.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein computerlesbares Medium, wie etwa eine CD-ROM, vorgestellt, wobei das computerlesbare Medium in sich ein Computerprogrammelement gespeichert hat, welches durch den vorhergehenden Abschnitt beschrieben wurde.
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Ein Computerprogramm kann auf einem geeigneten Medium gespeichert und/oder verteilt sein, wie etwa einem optischen Speichermedium oder einem Festkörper-Medium, welches mit der oder als Teil einer anderen Hardware geliefert wird, es kann aber auch in anderer Form verteilt werden, etwa über das Internet oder andere leitungsgebundene oder drahtlose Telekommunikationssysteme.
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Das Computerprogramm kann jedoch auch über ein Netzwerk wie das World Wide Web bereitgestellt werden, und es kann in den Arbeitsspeicher eines Datenprozessors aus einem solchen Netz heruntergeladen werden. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Medium zur Bereitstellung eines Computerprogrammelements zum Herunterladen bereitgestellt, wobei das Computerprogrammelement dazu ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung auszuführen.
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Es ist zu beachten, dass Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf verschiedene Gegenstände beschrieben werden. Insbesondere werden einige Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Ansprüche vom Verfahrenstyp beschrieben, während andere Ausführungen unter Bezugnahme auf Ansprüche vom Vorrichtungstyp beschrieben werden. Der Fachmann wird jedoch aus dem Obigen und der nachfolgenden Beschreibung ableiten, dass – solange nichts anderes gesagt ist – zusätzlich zu jeder Kombination der Merkmale, die zu dem entsprechenden Gegenstands-Typ gehören, auch jegliche Kombinationen zwischen Merkmalen, die sich auf unterschiedliche Gegenstände beziehen, als mit dieser Anmeldung offenbart anzusehen sind. Jedoch können alle Merkmale kombiniert werden, die synergistische Effekte liefern, die mehr als eine einfache Addition der Merkmale sind.
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Obgleich die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und der voranstehenden Beschreibung dargestellt und beschrieben wurde, sind diese Darstellung und Beschreibung nur als illustrativ und beispielhaft und nicht als beschränkend anzusehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Abwandlungen der offenbarten Ausführungsformen können durch den Fachmann bei der Ausführung der beanspruchten Erfindung aus einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der abhängigen Ansprüche verstanden und ausgeführt werden.
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In den Ansprüchen schließt der Begriff „aufweisend“ nicht andere Elemente oder Schritte aus, und der unbestimmte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt nicht eine Mehrzahl aus. Ein einzelner Prozessor oder andere Einheit können die Funktionen verschiedener in den Ansprüchen benannter Einheiten ausführen. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in unterschiedlichen abhängigen Ansprüchen erwähnt werden, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht vorteilhaft benutzt werden könnte. Jegliche Bezugszeichen in den Ansprüchen sollen nicht als den Schutzbereich beschränkend betrachtet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Medizinisches Beobachtungs- bzw. Anzeigesystem
- 12
- Röntgenbilderfassungseinrichtung
- 14
- Bilddarstellungseinrichtung
- 16
- Röntgenstrahlquelle
- 17
- Strahleinschränkungseinrichtung
- 18
- Röntgenstrahldetektor
- 20
- Tragetisch (Patientenlager)
- 22
- Kontrastmittelinjektor
- 23
- Schirm
- 24
- Steuereinheit
- 26
- Berechnungseinheit
- 28
- Datenbereitstellungseinheit
- 30
- Verarbeitungseinheit
- 32
- Anzeigeeinheit
- 34
- Erstes Display
- 36
- Zweites Display
- 38
- Mehrzahl von Näherungssensoren
- 40
- Mehrzahl von Näherungssensoren
- 42
- Abbildungsgebiet
- 44
- Abschnitt des Bestrahlungsgebietes
- 46
- Vernachlässigbarer Abstand (Referenzabstand)
- 48
- Abstand, der den vernachlässigbaren Abstand überschreitet
- 50
- Strahleinschränkungseinrichtung