DE19915180A1 - Vorrichtung zur Bestimmung von Lage und Orientierung eines Diagnose Geräts gegenüber einem Therapiegerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung von Lage und Orientierung eines Diagnose Geräts gegenüber einem Therapiegeräts nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Moderne Therapiegeräte zum berührungslosen Zertrümmern eines sich im Körper eines Lebewesens befindlichen Konkrements bestehen im wesentlichen aus einem Therapiekopf, in dem Stoßwellen zur Zerkleinerung des Konkrement erzeugt und fokussiert werden. Dabei ist die Lage des Stoßwellenfokus durch die Lage und Orientierung des Therapiekopfs fest vorgegeben. Zur Ortung des Konkrements im Körper bedient man sich eines Diagnose Geräts.

Eine Ausführung eines solchen Diagnose Geräts stellt ein sogenannter Röntgen-C-Bogen dar. Es umfaßt einen C-förmigen Halterahmen, an dessen Enden Röntgenquelle und Röntgenbildverstärker angebracht sind. Röntgen-C-Bögen sind eigenständige, mobile Geräte, die bei Bedarf an die Patientenliege des Therapiegerätes herangefahren werden. Entscheidend für die Zielgenauigkeit des Therapiegeräts bei der Röntgenortung ist, daß die Lage des Stoßwellenfokus gegenüber Lage und Orientierung des Röntgen-C-Bogens, also insbesondere gegenüber Lage und Richtung von dessen Zentralstrahl, genau bekannt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hochgenaue Vorrichtung zur Bestimmung der relativen Lage und Orientierung von Röntgen-C-Bogen und. Therapieeinheit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch 1. Ausführungen der Erfindung sind Gegenstände von Unteransprüchen.

Grundlage der Erfindung ist die Positionsbestimmung durch die Ermittlung eines Raum-Vektors zwischen zwei Referenzpunkten. Einer der Referenzpunkte befindet sich am Therapie gerät, der andere Referenzpunkt befindet sich am Diagnose Gerät, beispielsweise einem Röntgen-C-Bogen oder einem Ultraschallscanner.

Der Referenzpunkt am Diagnose Gerät hat einen bekannten Abstand zu einem geometrisch bekanntem Bereich etwa dem Zentralstrahl des von Röntgen-C-Bogens oder eines Ultraschallscanners.

Der Referenzpunkt am Therapiegerät hat einen bekannten Abstand zum Stoßwellenfokus des Therapiegeräts.

Über den Raum-Vektor, der die relative Lage der beiden Referenzpunkte zueinander beschreibt und die bekannten Abstände der Referenzpunkte zum Zentralstrahl des von Röntgen-C-Bogens und zum Stoßwellenfokus läßt sich die relative Lage des Stoßwellenfokus zum Zentralstrahl des von Röntgen-C-Bogens ermitteln.

Man erhält ein dreidimensionales Koordinatensystem, in welchem die Lage und die Richtung des Zentralstrahls und der Ort des Stoßwellenfokus bekannt sind.

Werden nun das Therapiegerät und der Röntgen-C-Bogen relativ zueinander bewegt, so ändert sich der Raum-Vektor. Dementsprechend läßt sich auch die geänderte Position von Stoßwellenfokus zu Röntgen-C-Bogen neu berechnen.

In einer vorteilhaften Ausführung wird auf dem Röntgen-C- ein Winkelerfassungselement angebracht. Das Winkelerfassungselement wird dabei so ausgerichtet, daß es auf den Referenzpunkt am Therapiegerät ausgerichtet ist. Jedoch ist auch die umgekehrte Anordnung, also Winkelerfassungselement auf dem Therapiegerät und Ausrichten auf den Referenzpunkt auf dem Röntgen-C-Bogen, möglich.

Die vom Winkelerfassungselement gelieferten Winkel geben die Richtung des Raum-Vektors an bezogen auf eine Referenzebene an. Die Referenzebene kann eine beliebige Ebene im Raum sein, vorausgesetzt, sie bleibt bei allen Messungen gleich. Als eine geeignete Referenzebene kann beispielsweise die Standfläche der beiden Geräte verwendet werden.

Die zur Positionsbestimmung noch nötige Länge des Vektors ergibt sich aus der Distanz des Winkelerfassungselements zum Referenzpunkt.

Die Erfindung wird anhand von zwei Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Röntgen-C-Bogen und ein Therapiegerät.

Fig. 2 eine Skizze eines Winkelerfassungselements mit integriertem Distanzmesser.

In Fig. 1 ist ein typischer Röntgen-C-Bogen CB abgebildet. Er umfaßt einen C-förmigen Halterahmen HR, an dessen unteren Ende eine Röntgenquelle RO und am gegenüberliegenden Ende ein Röntgenbildverstärker BV angebracht ist. Mechanisch unabhängig vom C-Bogen befindet sich das Therapiegerät T, dessen Stoßwellenfokus mit SF bezeichnet ist. Die Achse des Zentralstahls der Röntgenquelle RQ ist mit RS bezeichnet.

Die Geräte können mit Hilfe von Rädern, die hier nicht zu sehen sind, als ganzes über den Boden gerollt werden. Durch das Bewegen der Geräte verändert sich auch die Position des Stoßwellenfokus zur Achse des Röntgenstrahls. Am C-Bogen befindet sich das Winkelerfassungselement WE, am Therapiegerät T befindet sich der Referenzpunkt R. Abstand und Richtung zwischen dem Winkelerfassungselement WE und dem Referenzpunkt R werden repräsentiert durch den Raumvektor RV.

Das Winkelerfassungselement WE kann beispielsweise als eine Art "joy-stik" aufgebaut sein, wobei die Achse des "joy- stiks" so ausgerichtet wird, daß sie den Referenzpunkt R am Therapiegerät T trifft. Aus der Winkelstellung der "joy- stik" Achse ist die Richtung des Raumvektors RV ermittelbar.

Um auch die Länge des Raumvektors RV zu bestimmen ist es erfindungsgemäß vorgesehen, ein mit der Achse des "joy- stiks" fluchtendes Längenmäßgerät LM zu verwenden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist das Längenmäßgerät LM in dieser Darstellung nicht gezeichnet. Auf einem Bildschirm B kann die errechnete Lage von Ziel Z, Röntgen Zentralstrahl RS und Stoßwellenfokus SF zusätzlich noch dargestellt werden.

Fig. 2 zeigt eine Skizze des Winkelerfassungselements WE mit integriertem Längenmessgerät LM. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der Bildverstärker BV, an dem das Winkelerfassungselement WE angebracht ist und das Therapiegerät T, an dem der Referenzpunkt R angebracht ist nur geschnitten dargestellt. Das Längenmessgerät LM ist im gezeichneten Beispiel teleskopartig ausziehbar. Zur Ermittlung der Lage und Länge des Raumvektors RV wird nun das Längenmessgerät LM auf den Referenzpunkt R hin ausgerichtet und soweit ausgefahren, bis es in die Aufnahmevorrichtung A am Referenzpuhkt R einrastet. Die Aufnahmevorrichtung A ist so gestaltet, daß die Längenmesseinrichtung LM nur unter einem bestimmten Winkel "alpha" (radial bezogen auf die Achse der Längenmesseinrichtung LM) in die Aufnahmevorrichtung A einrasten kann. Dies führt dazu, daß bei einem verändern der Position der Geräte zueinander auch erkannt wird, wenn eine Änderung des Rotationswinkels d. h. wenn eine Rotation der Längenmesseinrichtung LM um ihre Achse auftritt. Auch dieser Rotationswinkel kann zur genauen Bestimmung der Lage von Stoßwellenfokus SF zu Zentralstahl RS verwendet werden.

Eine 3-dimensionale Positionsinformation des Ziels kann in bekannter Weise mittels (AP-CC) Ortung ermittelt werden. Hierbei wird das Therapieziel z. B. ein Nierenstein aus 2 unterschiedlichen Richtungen geortet und anhand der jeweiligen Raumvektoren (RV cc) und (RV ap) und der im Röntgenbild angezeigten Lage des Therapieziels wird die Abweichung des Stoßwellenfokus SF vom Therapieziel ermittelt.

Im einfachsten Fall wird in bekannter Weise ein C-Bogen verwendet. In AP-Projektion wird das Therapieziel und die Achse des Zentralstrahls RS zur Deckung gebracht. Anschließend wird der C-Bogen in die Position CC-Projektion gebracht und das Therapieziel mittels Höhenveränderung des Ziels oder des C-Bogens auch in dieser Projektion mit dem Zentralstrahls RS zur Deckung gebracht.

Die mittels des Winkelerfassungselements WE und des Längenmessgeräts LM ermittelten Raumvektoren werden ausgewertet und es wird die Abweichung des Stoßwellenfokus vom Ziel errechnet. Die so gewonnenen Werte können nun dazu verwendet werden, um einer Bedienperson anzuzeigen, wie weit und in welche Richtung das Therapiegerät relativ zum C-Bogen bewegt werden muß. Auch ist es möglich anhand der gewonnenen Werte Aktoren anzusteuern, die Therapieziel und Stoßwellenfokus automatisch zur Deckung bringen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Bestimmung von Lage und Orientierung eines Diagnose Geräts gegenüber einem Therapiegerät, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Geräten Referenzpunkte angebracht sind und der die beiden Referenzpunkte (WE, R) verbindende Raumvektor (RV) durch eine Sensoreinheit (WE, LM) ermittelbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Diagnose Gerät (CB) ein Winkelerfassungselement (WE) angebracht ist, mit welchem der Winkel des Raumvektors (RV) bezogen auf eine Referenzebene ermittelbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Diagnose Gerät (CB) ein Längenmesseinheit (LM) angebracht ist, mit welchem die Länge des Raumvektors (RV) ermittelbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Winkelerfassungselement (WE) eine Rotation der Längenmesseinrichtung (LM) um ihre Achse ermittelbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß sowohl am Diagnose Gerät, als auch am Therapiegerät ein Winkelerfassungselement (WE) angebracht ist.