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Präparatdurchleuchtungsgerät
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Präparatdurchleuchtungsgerät, insbesondere
für die sofortige Untersuchung von exzidierten Präparaten im OP, mit einer Röntgenstrahlenquelle,
einem Bildschichtträger und einem im Strahlengang zwischen Röntgenstrahlenquelle
und Bildschichtträger einschiebbaren Präparateträger.
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Bei medizinischen Röntgenuntersuchungsgeräten werden bei der Durchleuchtung
heute allgemein Röntgenbildverstärker verwendet. Diese bestehen im wesentlichen
aus einem evakuierten Glaskolben, dessen eine Stirnseite auf der Innenseite eine
durch Röntgenstrahlen zum leuchten anregbare Leuchtstoffschicht trägt, welche ihrerseits
unmittelbar an einer Fotokathode anliegt.
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Die durch die Lichtquanten~der leuchtstoffschicht von der Fotokathode
emittierten Elektronen regen nach Durchlaufen eines elektrischen Feldes eine an
der gegenüberliegenden Seite der Bildverstärkerröhre befindliche weitere Leuchtstoffschicht,
den Ausgangsleucht-
schirm des Bildverstärkers zum Leuchten an.
Bei diesen Röntgenuntersuchungsgeräten ist der Bildkontrast wegen der geringen Strahlenabsorption
der zu untersuchenden exzidierten Präparate und des hierfür zu geringen Auf lösungsvermogens
der üblichen Bildverstärker-Fernsehketten viel zu gering.
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Es ist auch schon ein Präparataufnahmegerät bekannt, mit dem noch
in Operationssaal (= OP) Xeroradiographien exzidierter Präparate, insbesondere der
Mamma, angefertigt werden können. Wegen des geringen Strahlenabsorptionskoeffizien
ten der Präparate wird bei diesem Gerät, um noch hinreichend feinzeichnende Xeroradiogramme
zu erhalten mit extrem weicher Röntgenstrahlung gearbeitet. Dabei ist es jedoch
äußerst nachteilig, daß nach dem Einschieben des Präparates die Erstellung des Xeroradiogramms
abgewartet werden muß und daß dieses dann praktisch nur mit Hilfe einer Bupe oder
anderer optischer Hilfsmittel untersucht werden kann. Beide Nachteile sind schwerwiegend.
Die Operation muß so lange unterbrochen werden, bis sichergestellt ist, daß die
richtige Probe exzidiert worden ist. Denn nur damen kann damit gerechnet werden,
daß die nachfolgende histologische Untersuchung die gegebenenfalls vorhandenen malignen
Zellen findet. Dabei erhöht jede Verlängerung der Operationsdauer das Operationsrisiko
für den Patienten beträchtlich. Außerdem ist die Bedienung irgendwelcher Geräte,
wie beispielsweise von Vergrößerungsgeräten durch den Arzt, im OP unerwünscht, weil
die Sterilität der Operationshandschuhe nicht cLurcn Anfassen uns-teriler Geräteteile,
wie z.B. von Bedlenungsknöpfen, gefährdet werden darf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Präzaratdurchleuchtungsg,erät
zu schaffen, mit de exzidierte
Präparate noch im OP im Verlauf der
Operation möglichst schnell und mit möglichst wenig Handgriffen untersucht werden
können und bei dem die Bildauflösung hinreichend gut ist, um noch Kalkherde in der
Größenordnung von 0,1 mm Durchmesser erkennen zu können.
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Bei einem Präparatdurchleuchtungsgerät der eingangs genannten Art
sind daher erfindungsgemäß auf einander gegegenüberliegenden Seiten des Präparateträgers
eine Weichstrahlröntgenröhre und ein Bildverstärker verwendet und ist die Leuchtstoffschicht
außerhalb der Bildverstärkerröhre angeordnet und über ein optisches Abbildungssystem
auf die Fotokathode der Bildverstärkerröhre abgebildet. Die Verwendung einer Weichstrahlröntgenröhre
ist eine der Voraussetzungen, um Verkalkungen in der Größenordnung von 0,1 mm sichtbar
zu machen. Sie läßt sich jedoch nicht sinnvoll in Verbindung mit einem Röntgenbildverstärker
verwenden, weil die üblicherweise verwendeten Glaskolben der Röntgenbildverstärkerröhren
die weiche Strahlenkomponente so stark schwächen und streuen, daß kein Bild ausreichender
Detailerkennbarkeit mehr entsteht. Diese Schwierigkeit wird dadurch umgangen, daß
die ieuchtstoffschicht außerhalb der Bildverstärkerröhre angeordnet ist und deren
Leuchtbild über ein optisches Abbildungssystem durch den Glaskolben hindurch auf
die Fotokathode eines optischen Bildverstärkers abgebildet wird. Eine solche Anordnung
bringt den Vorteil, daß nicht erst die Erstellung irgendeiner Aufnahme abgewartet
werden muß, sondern daß das Bild des Untersuchungsobjektes momentan zur Verfügung
steht.
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Zur Erzielung guter Abbildungseigenschaften kann erfindungsgemäß ein
optisches Linsensystem verwendet sein, das die ieuchtstoffschicht auf die Fotokathode
des Bildverstärkers scharf abbildet.
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Man erhält eine besonders stabile und preiswerte onstruktion, wenn
in besonders zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung eine Glasfaseroptik verwendet
ist, deren eines Ende am Glaskörper der Bildverstärkerröhre anliegt und deren anderes
Ende unmittelbar die Leuchtstoffschicht trägt. Hierdurch werden die einzelnen, in
der Leuchtstoffschicht erzeugten Lichtquanten Punkt für Punkt auf die Fotokathode
übertragen und querlaufende, die Bildschärfe reduzierende Lichtquanten auch ohne
besondere zu justierende Bauelemente eliminiert. Mit dieser Bauweise wird eine besonders
gute Detailerkennbarkeit erreicht.
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Eine weitere Verbesserung der Abbildungseigenschaften läßt sich erreichen,
wenn in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung eine Glasfaseroptik verwendet
ist, deren eines Ende unmittelbar die Leuchtstoffschicht trägt und deren anderes
Ende in das Innere der Bildverstärkerröhre hinein bis an die Fotokathode der Bildverstärkerröhre
reicht. Hierdurch wird der sonst durch die Glaswand der Bildverstärkerröhre gegebene
Abstand zwischen dem Ende des Glasfaserbündels und der Fotokathode, mit dem eine
gewisse Aufweitung eines jeden Lichtpunktes und damit Bildverschlechterung verbunden
ist, vermieden. Allerdings muß in diesem Fall das Glasfaserbündel vakuumdicht ausgebildet
sein.
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Die Untersuchung des Präparates wird außerdem außerordentlich erleichtert,
wenn dem Ausgangsschirm der Bildverstärkerröhre in besonders vorteilhafter Ausgestaltung
der Erfindung eine Fernsehkamera zugeordnet ist, an die ein ein mehrfach vergrößertes
Bild des Präparates lieferndes Fernsehs ichtgerät angeschlossen ist. Damit ist der
besondere Vorteil verbunden, daß keinerlei optische Vergrößerungsmittel mehr benötigt
werden,
um beispielsweise kleinere Verkalkungen zu finden. Zugleich hat es aber den Vorteil,
daß das gesamte Operationsteam gleichzeitig das Bild des Präparates sehen und beurteilen
kann, ohne sich vom Operationsfeld entfernen zu müssen.
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In besonders zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung kann ein Fokus-Objekt-Abstand
zwischen 3 und 40 cm, vorzugsweise von 10 bis 15 cm, eingehalten werden. Bei diesem,
gegenüber normalen, deutlich reduzierten Fokus-Objekt-Abstand kann die Röntgenröhrenleistung
wegen des quadratischen Abstandagesetzes bedeutend verringert werden. Andererseits
wirkt sich bei diesen Abständen die endliche Größe des Fokus noch nicht bildverschlechternd
aus.
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Die Justierung des zu untersuchenden Präparates zum Zentralstrahl
der Röntgenröhre läßt sich vereinfachen und beschleunigen, wenn der Präparateträger
in Weiterbildung der Erfindung auf einer motorisch angetriebenen, kreuzschlittenartig
verschiebbaren Halterung aufsetzbar und mittels eines zweidimensional verstellbaren
Koordinatenschalters zum Zentralstrahl der Röntgenröhre justierbar ist. Hierdurch
wird nicht nur sichergestellt, daß die Zentrierung unter Durchleuchtungskontrolle
erfolgen kann. Infolge einer den üblichen Abmessungen der Präparate angepaßten Vorschubgeschwindigkeit
ist damit auch eine Erleichterung der Zentrierung verbunden.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann der Präparateträger
durch eine kleine, strahlensicher verschließbare Durchreicheöffnung im Gerätegehäuse
hindurch auf die Halterung ausetzbar sein. Dies erlaubt es, das Gerätegehäuse zugleich
als Strahlenschutzge-
häuse zu verwenden und das Bedienungspersonal
so in zugleich einfacher und wirksamer Weise vor jeder Strahlenbelastung zu schützen.
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Die Kontrolle über die richtig vorgenommene Probeexzision wird bedeutend
erleichtert, wenn auf dem Gerätegehäuse in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung
eine beleuchtbare Mattglasscheibe für die präoperativen Röntgenaufnahmen aufgesetzt
ist. Hierdurch kann man auf relativ einfache Weise das auf dem Fernsehsichtgerät
sichtbare Durchleuchtungsbild der Probeexzision mit dem präoperativen Röntgenbild
vergleichen, ohne letzteres während der Operation noch einmal anfassen zu müssen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in den Figuren
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schaubildliche,
teilweise aufgebrochene Darstellung des Präparatdurchleuchtungsgerätes, und Fig.
2 eine Darstellung des Strahlengangs zwischen Röntgenröhre und Fotokathode des Bildverstärkers.
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Die Figur 1 zeigt das Präparatdurchleuchtungsgerät 1 mit einer schaubildlichen
Gesamtdarstellung. Das Gehäuse 2 des Präparatdurchleuchtungsgerätes ist auf vier
Rädern 3, 4, 5 (nur drei dargestellt) verfahrbar.
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Die linke Seite des Präparatdurchleuchtungsgerätes 1 ist pultartig
ausgebildet. Die abgeschrägte Fläche dieses Pultes 6 wird durch eine Mattglässcheibe
7 ausgebildet. Ein herausgebrochenes Stück der Mattglasscheibe läßt zwei der dahinter
angeordneten Leuchtröh-
ren 8, 9 erkennen. Sie sind an einem auf
dem Pult 6 angeordneten Lichtschalter 10 angeschlossen. Im hinteren Teil des Pultes
6 ist eine Weichstrahlröntgenröhre 11 mit aufgesetztem Tubus 12 untergebracht. Ihr
Zentralstrahl 13 (Fig. 2) ist senkrecht nach unten gerichtet Unterhalb des Tubus
12 der Weichstrahlröntgenröhre 11 ist ein Querlaufwagen 14 im Gehäuse 2 des Präparatdurchleuchtungsgerätes
1 längs horizontaler U-Schienen 15 (nur eine sichtbar) verschiebbar gelagert. Der
Querlaufwagen 14 trägt rechtwinklig zu den U-Schienen 15 Schienen 16, 17, längs
denen eine Halterung 18 für einen Präparateträger 19 (Fig. 2) verschiebbar geführt
ist. Halterung 18 und Querlaufwagen 14 sind mittels je eines separaten Motors 20,
21 verstellbar. Die beiden Motoren sind an einem zweidimensional verstellbaren Koordinatenschalter
22 angeschlossen und unabhängig voneinander in ihren beiden Drehrichtungen einschaltbar.
Die Halterung 18 ist rahmenförmig ausgestanzt und mit einem erhöhten Rand 23 (Fig.
2) für die Führung des Präparateträgers 19 versehen.
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Durch einen Durchbruch 24 im Gehäuse 2 des Präparatdurchleuchtungsgerätes
1 erkennt man unter dem Querlaufwagen einen zum Zentralstrahl 13 der Weichstrahlröntgenröhre
11 zentrierten Bildverstärker 25 und eine am Bildverstärker angeschlossene Fernsehkamera
26. Auf der rechten Gehäuseseite des Präparatdurchleuchtungsgerätes ist auf einem
kurzen Stativ 27 ein an der Fernsehkamera 26 angeschlossenes Fernsehsichtgerät 28
montiert. Auf dem Fußboden neben dem Präparatdurchleuchtungsgerät ist ein Fußschalter
29 zu erkennen, mittels dessen die Weichstrahlröntgenröhre 11, der Bildverstärker
25, die Fernsehkamera 26 und das Fernsehsichtgerät 28 eingeschaltet werden können.
Auf der Oberseite des
Gehäuses 2 des Präparatdurchleuchtungsgerätes
1 ist eine rechteckige, mittels eines Schiebers 30 verschließbare Durchreicheöffnung
31 zu erkennen, durch die der Präparateträger 19 auf die darunter in eine Be-und
Entladestellung gefahrene Halterung 18 gesetzt werden kann.
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Die Figur 2 zeigt in einem durch den Zentralstrahl 13 der Weichstrahlröntgenröhre
11 und parallel zum Stellweg der Halterung 18 gelegten Schnitt den Strahlenweg zwischen
Weichstrahlröntgenröhre und Bildverstärker 25.
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Im Bildverstärker, der nur teilweise dargestellt ist, erkennt man
eine Fotokathode 32 sowie die der Fotokathode nächstliegende Fokussierungselektrode
33. Auf der Glaskalotte 34, unmittelbar gegenüber der Fotokathode 32 des Bildverstärkers
25, ist ein Glasfaserbündel 35 bündig aufgesetzt und zur Fotokathode ausgerichtet.
Die Glasfasern tragen auf ihrer der Glaskalotte 34 abgewandten Seite eine Leuchtstoffschicht
36.
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Diese Beuchtstoffschicht besteht aus Gadoliniumoxidsulfid, das in
Polyvinylacetat eingebettet ist. Die Leuchtstoffschicht und das Glasfaserbündel
sind nach außen hin mit einem schwarzen, optisch undurchlässigen Antireflexbelag
37, vorzugsweise aus schwarzem Mattlack auf PVC-Basis, gegen Lichteinfall geschützt.
Der Zentralstrahl 13 der Weichstrahlröntgenröhre 11 ist auf das Zentrum des Glasfaserbündels
35 ausgerichtet.
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Zwischen der Weichstrahlröntgenröhre 11 und dem Bildverstärker 25
ist in der Figur 2 die Halterung 18 mit dem Präparateträger 19 und einem darauf
liegenden Präparat 50 in die Aufnahmestellung eingefahren dargestellt. Man erkennt
in der Figur 2 eine der beiden Schienen 16 des Querlaufwagens 14, auf dem die Räder
39,
40 (nur zwei dargestellt) der Halterung 18 laufen sowie den Motor 21 für die Verstellung
der Halterung im Querlaufwagen. Links neben der Halterung 18 erkennt man in der
Figur 2 einen Teil des Gehäuses 2 des Präparatdurchleuchtungsgerätes 1 mit der rechteckigen
Durchreicheöffnung 31, durch die hindurch der Präparateträger 19 auf die Halterung
18 aufgesetzt werden kann. Die rechteckige Durchreicheöffnung läßt sich mittels
eines Schiebers 30.strahlensicher verschließen.
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Der Schieber ist in einer Führung 41 zwischen zwei Anschlägen 42,
43 verschiebbar. Er trägt an seiner Unterseite einen Permanentmagneten 44, der so
in den Stellweg der aus ferromagnetischem Material gefertigten Halterung 18 hineinragt,
daß diese den Permanentmagneten 44 mitsamt dem Schieber 30 aufschiebt, wenn sie
unter die rechteckige Durchreicheöffnung 31 in die Be-oder Entladestellung gefahren
wird.
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Ist beispielsweise bei der Untersuchung der Mamma eine verdächtige
Gewebestelle gefunden worden, so wird diese gewöhnlicherweise in einer oder mehreren
Röntgenaufnahmen 45, 46 festgehalten. Vor Beginn der Exzision dieser Gewebepartie
werden diese präoperativen Röntgenaufnahmen auf die Mattglasscheibe 7 des Präparatdurchleuchtungsgerätes
1 aufgelegt und durch Einschalten der Leuchtröhren 8, 9 hinter der Mattglasscheibe
beleuchtet. Außerdem wird die Halterung 18 für den Präparateträger 19 mit dem Stellhebel
47 des zweidimensional verstellbaren Koordinatenschalters 22 in die Ladeposition
unter der rechteckigen Durchreicheöffnung 31 des Gehäuses 2 gefahren. Dabei drückt
die Halterung 18 den Permanentmagneten 44 mitsamt dem Schieber 30 zurück, so daß
die rechteckige Durchreicheöffnung freigegeben wird und sich die Halterung mit dem
Koordinatenschalter 22 unter Sichtkontrolle zur rechteckigen
Durchreicheöffnung
31 zentrieren läßt.
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Ist die verdächtige Gewebestelle entnommen bzw. exzidiert worden,
so wird sie in den Präparateträger 19 eingelegt und durch die rechteckige Durchreicheöffnung
31 hindurch auf die rahmenförmig ausgebildete Halterung 18 gelegt. Mittels des Koordinatenschalters
22 kann nun die Halterung 18 mitsamt dem Präparateträger 19 zum Zentralstrahl 13
der Weichstrahlröntgenröhre 11 zentriert werden. Dabei bleibt der Permanentmagnet
44 an der ferromagnetischen Halterung 18 haften und zieht den Schieber 30 so lange
hinter die ferromagnetische Halterung 18 her, bis der Schieber die rechteckige Durchreicheöffnung
31 im Gehäuse 2 des Präparatdurchleuchtungsgerätes 1 verschlossen hat und am Anschlag
43 anstößt. Sobald die Halterung 18 den Durchleuchtungsbereich erreicht hat, betätigt
sie mittels einer Zunge 48 einen Sicherheitsschalter 49, der in Serie mit dem Fußschalter
29 geschaltet ist. Frühestens von diesem Zeitpunkt an kann die Weichstrahlröntgenröhre
11 den Bildverstärker 25, die Fernsehkamera 26 und das Fernsehsichtgerät 28 mit
dem Fußschalter 29 eingeschaltet werden. Auf diese Weise kann keine Röntgenstrahlung
aus der Durchreicheöffnung 31 austreten. Die Feineinstellung des Präparateträgers
18 mitsamt dem Präparat 50 läßt sich nun mit dem Koordinatenschalter 22 unter Durchleuchtungskontrolle
durchführen und auf dem Leuchtschirm 51 des Fernsehsichtgerätes 28 verfolgen.
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Die durch die lokal unterschiedliche Absorption des Präparates 50
geschwächte weiche Röntgenstrahlung 52 durchdringt den nur wenige 100-stel Millimeter
starken Antireflexbelag 37 ohne nennenswerte Streuung und bringt den darunterliegenden,
unmittelbar auf den Glasfaserenden aufliegenden Leuchtstoff, eine feine Ver-
teilung
von Gadoliniumoxidsulfid in Polyvinylacetat, zum Besuchten. Dabei verhindert der
Antireflexbelag 37 sowohl anderweitigen optischen Lichteinfall auf die TXeUcBtstoffschicht
36 als auch die auflösungsvermindernde Reflexion von nach rückwärts emittierten
Lichtquanten auf seitlich gelegene Bereiche der Fotokathode.
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Das Licht des dünn auf den Glasfasern aufgetragenen Leuchtstoffs wird
von den Glasfasern Punkt für Punkt durch den Glaskörper 34 hindurch auf die Fotokathode
32 geleitet. Infolge der Reflexionsverluste in der Glasfaser werden dabei schräglaufende
Lichtquanten stärker geschwächt als die längslaufenden Lichtquanten. Das führt zu
einer äußerst scharfen Abbildung auf der Fotokathode.
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Die von der Fotokathode 32 entsprechend der Belichtung emittierten
Elektronen werden in bekannter Weise in der Bildverstärkerröhre beschleunigt und
regen den Ausgangsleuchtschirm zum Leuchten an. Dessen Leuchtschirm wird von der
Fernsehkamera 26 aufgenommen. Auf dem Leuchtschirm 51 des Fernsehsichtgeräts erscheint
das exzidierte Präparat 50 in einer mehrfachen Vergrößerung.
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Wegen der mehrfachen Vergrößerung des Bildes des Präparates läßt es
sich auch von ferne, d.h. von den am Operationsfeld stehenden Operateuren, kontrollieren.
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Es kommt darauf an, festzustellen, ob das durchleuchtete exzidierte
Präparat 50 mit dem auf der präoperativen Röntgenaufnahme festgehaltenen Gewebeabschnitt
übereinstimmt. Dabei ist es von besonderer Wichtigkeit, daß nicht nur die äußeren
Konturen des Gewebeabschnittes, sondern auch die darin eingebetteten Verkalkungen
und ihre Orientierung zueinander, die sichere Aussage zulassen, daß die richtige
Gewebeprobe entnommen worden ist. Von diesem Ergebnis hängt dann der weitere Operationsverlauf
ab bzw. entscheidet sich, ob eine
weitere Probeexzision vorzunehmen
ist oder nicht. Erst wenn feststeht, daß der die Verkalkungen enthaltene Gewebeabschnitt
entnommen worden ist, kann das Präparat nach dem Zurückfahren der Halterung in die
Be- und Entladeposition entnommen und zur histologischen Untersuchung freigegeben
werden.
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Bei dieser Anordnung ist es von großem Vorteil, daß das Präparat 50
nicht aufgenommen, sondern durchleuchtet wird und unter Durchleuchtungskontrolle
zum Bildverstärker 25 bewegt und auch gedreht werden kann. Letzteres ist bei einer
aus zwei mittels eines Motors 53 gegeneinander verdrehbaren Teilen 54, 55 bestehenden
Halterung 18 möglich. Dadurch wird der Vergleich zur präoperativen Röntgenaufnahme
bedeutend erleichtert. Einen weiteren großen Vorteil bringt die Verwendung einer
Weichstrahlröntgenröhre 11 in Verbindung mit einem Leuchtstoff, der praktisch ohne
jede die Röntgenstrahlen streuende Zwischenschicht unmittelbar der weichen Röntgenstrahlung
ausgesetzt ist und dadurch einen guten Kontrast bei diesen dünnen Präparaten ermöglicht.
Denn die Strahlenabsorption des Antireflexbelages 37 ist für die weiche Strahlenkomponente
bedeutend geringer als die Strahlenabsorption des Glaskörpers eines üblicherweise
verwendeten Röntgenbildverstärkers. Schließlich erleichtert die-vergrößerte Darstellung
des Präparates 50 auf dem Leuchtschirm 51 des Fernsehsichtgerätes 28 die Kontrolle
beträchtlich. Sie macht die Verwendung von irgendwelchen zusätzlichen optischen
Vergrößerungsgeräten überflüssig. Die benachbarte Verfügbarkeit der Bilder der präoperativen
Mammaaufnahmen 45, 46 auf der beleuchteten Mattglasscheibe 7 einerseits und des
vergrößerten Durchleuchtungsbildes des Präparates auf dem Fernsehsichtgerät 28 andererseits
erleichtert und beschleunigt den Vergleich.
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Wenn der Stellhebel 47 des Koordinatenschalters 22 abziehbar und für
sich sterilisierbar ist, kann die Bewegung des Präparates im Präparatdurchleuchtungsgerät
mit sterilen Operationshandschuhen gesteuert werden.
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ohne daß letztere dadurch unsteril werden. Auch alle sonstigen Stellknöpfe
und Stellhebel des Präparatdurchleuchtungsgerätes können zur Bedienung mit sterilen
Operationshandschuhen abziehbar und für sich sterilisierbar ausgebildet sein. Die
komplett gekapselte Bauweise des Präparatdurchleuchtungsgerätes schließt schließlich
jede Strahlenbelastung der Umgebung zuverlässig aus.