DE19725137C2 - Medizinisches Untersuchungsgerät mit Mitteln zur Erfassung von Patienten- und/oder Gerätebewegungen - Google Patents

Description

Bei medizinischen Untersuchungsgeräten zur Erzeugung von Bil­ dern eines Untersuchungsobjektes, z. B. mit einem Röntgenge­ rät, einem Computertomographen oder einem Kernspintomogra­ phen, können Bewegungen des Patienten und Gerätebewegungen während der Bildakquisition zu Bewegungsartefakten führen. Insbesondere können solche Artefakte bei der Erfassung von Bilddaten zu unterschiedlichen Zeitpunkten, z. B. bei der digitalen Subtraktionsangiographie, bei der Bildsynthese aus Aufnahmen zu mehreren Zeitpunkten oder bei verschiedenen Aspektwinkeln der Meßeinheit auftreten. Auch intrakorporale Verlagerungen von Organen, z. B. des Gehirns bei Eröffnen des Schädels, können zur örtlichen Verlagerung eines zu therapie­ renden Prozesses führen.

In US-5 566 220 ist ein Computertomograph beschrieben, bei dem ein Sensor für die Erfassung von Fokusbewegungen vorgese­ hen ist, dessen Ausgangssignale dazu dienen, unterschiedliche Empfindlichkeiten in den Detektorkanälen zu kompensieren. Patientenbewegungen und Bewegungen mechanischer Geräteteile können bei diesem Computertomographen zu Bildartefakten füh­ ren, da in dieser Richtung keine Kompensationsmaßnahmen getroffen sind. In DE 42 10 121 C1 ist eine Röntgendiagno­ stikanordnung beschrieben, bei der die Röntgenröhre gepulst wird und die Pulsfrequenz in Abhängigkeit von der Herztätig­ keit des Patienten eingestellt wird. Diese bekannte Anordnung kann nur Bewegungsunschärfen aufgrund der Herztätigkeit kom­ pensieren. Andere Bewegungsunschärfen aufgrund von Patien­ tenbewegungen oder Bewegungen von Geräteteilen werden nicht erfaßt und können über die Pulsfolgefrequenz der Röntgen­ strahlung auch nicht kompensiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein medizinisches Untersuchungsgerät zur Erzeugung von Bildern eines Unter­ suchungsobjektes so auszubilden, daß Bildartefakte aufgrund von Patienten- und/oder mechanischen Gerätebewegungen weit­ gehend vermieden sind.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2. Bei dem erfindungsgemäßen Gerät ist ein Sensorsystem, z. B. ein elektromagnetisches oder opti­ sches Sensorsystem, vorgesehen, das Patienten- und/oder Gerätebe­ wegungen während der Aufnahme von Bilddaten erfaßt. Aufgrund der Ausgangssignale dieses Sensorsystems können bei Bewegun­ gen ortsvariante Bilddaten in Echtzeit korrigiert werden. Ei­ ne Nachkorrektur durch elektronische Verschiebung der Bildin­ formation zur Erzielung von Deckungsgleichheit zweier nach­ einander aufgenommener Bilder mit Bewegungsartefakten (Pixelschrift) kann entfallen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 ein medizinisches Untersuchungsgerät zur Erläuterung des Erfindungsgedankens,

Fig. 2 den Lagerungstisch des Gerätes gemäß Fig. 1 mit dem Patienten zur Erläuterung der Erfassung von Bewegun­ gen,

Fig. 3 die Verarbeitung der von den Bewegungen abgeleiteten Informationen und

Fig. 4 eine Ausbildung eines medizinischen Untersuchungsge­ rätes für operative Eingriffe am Gehirn.

In der Fig. 1 ist ein Lagerungstisch 1 dargestellt, auf dem ein Patient 2 liegt. Zur Anfertigung von medizinischen Bil­ dern, und zwar bei dem Ausführungsbeispiel von Röntgenbil­ dern, sind ein Röntgenstrahler 3 und ein Strahlenempfänger 4 vorgesehen. Der Röntgenstrahler 3 und der Strahlenempfänger 4 sind an einem C-Bogen 5 befestigt, welcher an einem Sockel 6 in Richtung seines Umfangs verstellbar und um eine Systemach­ se 7 drehbar gelagert ist. Der Strahlenempfänger 4 kann bei­ spielsweise ein Flächendetektor aus einer Matrix von Detekto­ relementen sein, deren Ausgangssignale einer Bildelektronik 12 zur Erzeugung von Röntgenbildern bei verschiedenen Winkel­ stellungen des C-Bogens 5 zugeführt werden. Die Bildwiederga­ be erfolgt an einer Monitorampel 8.

Die Fig. 2 zeigt, daß im Bereich des Lagerungstisches 1 in Fig. 1 nicht dargestellte, als Transmitter wirkende Magnete­ lemente 13 an einem aufsetzbaren Rahmen 14 vorgesehen sind, die Magnetfelder erzeugen, welche durch Sensoren 15 an dem Patienten erfaßt werden. Die Ausgangssignale der Sensoren 15, die den Raumkoordinaten x0, y0, z0 bzw. den Winkelkoordinaten α0, β0, γ0 sowie den Werten x1, y1, z1; α1, β1, γ1, (Raumkoordinaten nach ungewollter Patientenbewe­ gung) entsprechen, werden gemäß Fig. 3 einem Komparator 16 zu­ geführt, der Verlagerungen des Patienten 2 oder des Lage­ rungstisches 1 bzw. des C-Bogens 5, also Patienten- und oder Gerätebewegungen erfaßt und entsprechende Differenzsignale der Bildelektronik 12 zur Bildkorrektur zuführt.

Die Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem für eine Gehirnoperation ein Katheter 17 eingeführt und im Therapiege­ biet plaziert wird, der an seiner Spitze einen Sensor 18 für die Magnetfelder der Magnetelemente 13 aufweist. Beim Eröff­ nen des Schädels kann sich die Gehirnmasse und somit die räumliche Lage des Katheters 17 verschieben. Diese Verlage­ rung wird durch den Sensor 18 erfaßt, der entsprechende Kor­ rektursignale an die Bildelektronik 12 liefert. Bei eventuel­ ler Veränderung der räumlichen Lage der Katheterspitze, z. B. durch Bewegungen, kann die Abweichung gegenüber der ursprüng­ lichen Lage erfaßt werden.

Die Erfindung ist in Verbindung mit der Erfassung von Patien­ ten- und Gerätebewegungen mit Hilfe von Magnetfeldern und Ma­ gnetfeldsensoren beschrieben. Im Rahmen der Erfindung kann diese Erfassung auch auf anderem Wege drahtlos, z. B. auf op­ tischem oder akustischem Wege, erfolgen.

Die Fig. 4 zeigt auf dem Rahmen 14 noch einen Gelenkarm 19, der in Bezug auf den Rahmen 14 derart verstellbar gelagert ist, daß eine an seinem freien Ende angeordnete Punktionsnadel 20 dreidimensional im Raum eingestellt werden kann. Da­ durch kann die Punktionsnadel 20 exakt auf den jeweils ge­ wünschten Ort, z. B. auf den Ort der Spitze des Katheters 17, ausgerichtet werden. Der Gelenkarm 19 enthält an seinen Ge­ lenken Geber 21, die eine der räumlichen Lage der Punktions­ nadel 20 entsprechende Information liefern. Andererseits kann über die Magnetelemente 13 und den Sensor 18 eine Information über die räumliche Lage der Katheterspitze gewonnen werden. Durch Vergleich dieser beiden Informationen kann die Punkti­ onsnadel 20 genau auf die Lage des Sensors 18, d. h. auf den gewünschten Ort, ausgerichtet werden.

Claims (5)

1. Medizinisches Untersuchungsgerät zur Erzeugung von Bildern eines Untersuchungsobjektes (2) mit einer Bildelektronik (12), der von einem Detektor Bildinformationen zugeführt wer­ den, und mit Sensoren (15, 18) für die Erfassung der räumli­ chen Koordinaten des Untersuchungsobjektes (2), aus deren Ausgangssignalen ein den Bewegungen des Untersuchungsobjektes (2) entsprechendes Differenzsignal ermittelt wird, das der Bildelektronik (12) zur Bildkorrektur bei Bewegungs­ artefakten zugeführt wird.

2. Medizinisches Untersuchungsgerät zur Erzeugung von Bildern eines Untersuchungsobjektes (2) mit einer Bildelektronik (12), der von einem Detektor Bildinformationen zugeführt wer­ den, und mit Sensoren (15, 18) für die Erfassung der räumli­ chen Koordinaten mechanischer Geräteteile, aus deren Ausgangssignalen ein den Bewe­ gungen dieser Geräteteile entsprechendes Differenzsignal ermittelt wird, das der Bild­ elektronik (12) zur Bildkorrektur bei Bewegungsartefakten zu­ geführt wird.

3. Gerät nach Anspruch 1, bei dem an dem Lagerungstisch (1) für das Untersuchungsobjekt (2) Magnetelemente (13) zur Er­ zeugung von Magnetfeldern vorgesehen sind, die durch Sensoren (15), die am Untersuchungsobjekt (2) anbringbar sind, erfaßt werden.

4. Gerät nach Anspruch 2, bei dem Magnetelemente (13) zur Er­ zeugung von Magnetfeldern vorgesehen sind, die dazu dienen, mit Hilfe eines Sensors (18) an einer Katheterspitze die ak­ tuelle, räumliche Lage der Katheterspitze zu erfassen.

5. Untersuchungsgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem ein Interventionsinstrument (20) oder eine Bildakquisiti­ onseinheit (3, 4, 5, 12) frei im Raum einstellbar gelagert ist, dem Geber (21) zur Erzeugung einer der räumlichen Lage des Instruments (20) entsprechenden Information zugeordnet sind, so daß durch Vergleichen dieser Information mit der von den Sensoren (15, 18) gelieferten Information eine Ausrich­ tung des Instruments (20) ermöglicht ist.