DE69029718T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Bewegung, Verschiebung eines Röntgenmammographiegeräts - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Arbeitsweise eines Röntgenmammographiegerätes, wobei eine zu fotografierende Brust zwischen einer Anpreßplatte und einer Filmkassette oder einem gleichwertigen Aufzeichnungsmittel durch eine Preßeinrichtung zusammenpreßt wird.
• Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung der Arbeitsweise eines Röntgenmammographiegerätes, die eine Anpreßplatte und eine Filmkassette oder ein gleichwertiges Aufzeichnungsmittel aufweist, sowie einen Motor zum Ausüben eines Druckes auf die Brust.
• Bei der mammographischen Fotografie ist es für ein erfolgreiches Fotografieren von großer Bedeutung, daß das zu fotografierende Objekt so im Gerät angeordnet wird, daß es sich in der richtigen Lage befindet und eine Schicht geringster Dicke bildet, so daß die vom Brustgewebe zerstreute Menge an Sekundärstrahlung auf ein Minimum beschränkt werden kann. Damit das Pressen bestmöglich ausgeführt werden konnte, wobei man aber trotzdem das dem Patienten zugefügte Unbehagen so gering als möglich halten wollte, sind Mammographiegeräte nach dem Stand der Technik mit Überwachungseinrichtungen für die zusammengepreßte Dicke und die Druckkraft an dem zu fotografierenden Objekt ausgestattet worden, deren Funktion eine Hilfe für die Krankenschwester beim Pressen der Brust sein sollte. In einigen Geräten nach dem Stand der Technik hält eine übermäßig hohe Druckkraft zusätzlich die Preßbewegung an, oder entlastet den Preßmechanismus, wodurch ein versehentlich übermäßig starker Druck vermieden wird.
• Hinsichtlich des die vorliegende Erfindung betreffenden Standes der Technik wird auf die EP-A-370 089 und die EP-Anmeldung Nr. 93 102 302 hingewiesen, die unter die Art. 54(3)EPC fallen.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines neuartigen Verfahrens und einer Vorrichtung zum Regeln der Arbeitsweise eines Röntgenmammographiegerätes, so daß die Arbeitsweise des Gerätes flexibler, sicherer und für den zu fotografierenden Patienten angenehmer wird.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, die ein richtiges Positionieren der Brust sowohl für die Krankenschwester als auch für den Patienten erleichtert.
• Das Regelungsverfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind besonders gut für ein Mammographiegerät geeignet, ähnlich dem in der obigen EP- Anmeldung Nr. 93 102 302 beschriebenen, bei dem eine besonders vorteilhafte Form und Anordnung der Ausstattung zum Zusammenpressen einer Brust, in Verbindung mit einer fotografischen Aufnahme zwischen den Halteeinrichtungen verwendet wird. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, gewisse Synergievorteile durch diese EP-Patentanmeldung zu schaffen. Andererseits sollte betont werden, daß die vorliegende Erfindung auch bei einer großen Anzahl von anderen Röntgenmammographiegeräten, die als Stand der Technik bekannt sind, oder die später noch entwickelt werden könnten, angewendet werden kann.
• Zur Lösung der oben angeführten Aufgabe und jener, die sich später ergeben, ist das erfindungsgemäße Verfahren hauptsächlich durch folgende Schritte gekennzeichnet: Messen einer, durch eine Halteeinrichtung auf die zu fotografierende Brust aufgebrachten Druckkraft F und auf Basis dieser Messung, Einregulieren der Geschwindigkeit V der Preßbewegung der Preßeinrichtung durch Vermindern der Geschwindigkeit V, beginnend bei einer bestimmten Kraft F0, und zwar in linearer Form bis auf 0, bis eine maximale Druckkraft F1 erreicht wird.
• Andererseits ist die erfindungsgemäße Vorrichtung hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung folgendes aufweist: einen Detektor zum Messen der auf die Brust ausgeübten Druckkraft und eine Steuereinrichtung, die auf diese Größe reagiert, um die Geschwindigkeit des Motors für die Druckaufbringung herabzusetzen und zwar ausgehend von einer bestimmten Kraft F0 in linearer Form abfallend auf 0, bis eine maximale Druckkraft F1 erreicht ist.
• In der EP-A-145 893, die ein Preßsystem für einen Röntgendiagnoseapparat offenbart werden zwei Preßgeschwindigkeiten angewendet. Zuerst wird die Brust mit ziemlich hoher Geschwindigkeit zusammengepreßt. Diese hohe Geschwindigkeit wird dann auf eine niedrigere Geschwindigkeit verändert, die dann konstant gehalten wird. Am Ende des Pressens wird die Preßeinrichtung plötzlich gestoppt. Solche abgestuften Geschwindigkeitsveränderungen verursachen hohe Trägheitskräfte und Vibrationen an den Preßeinrichtungen. Solche Vibrationen werden von dem Patienten auch als unangenehm empfunden.
• Die DE-A-3 227 258 offenbart einen fernbedienten Preßtubus für ein Röntgengerät. Dieses Gerät weist einen Druckkraftbegrenzer auf. Die Preßgeschwindigkeit kann von einer niedrigeren Geschwindigkeit in eine höhere und umgekehrt verändert werden. Auch wenn man dieses Gerät verwendet, gibt es plötzliches Anhalten, was die oben erwähnten Nachteile mit sich bringt.
• In der Erfindung wurde in neuartiger Weise verwirklicht, die Kraft zum Zusammenpressen der Brust, die, wie nach dem Stand der Technik bekannt, gemessen wurde, außer zur Überwachung und zum Abstellen des Pressens, auch zum Steuern des Gerätes, in einer vielseitigeren Weise als nach dem Stand der Technik, zu verwenden.
• Bei der erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabe wird auf Basis der Messung der Druckkraft die Geschwindigkeit der Preßbewegung des Preßmechanismus, die Geschwindigkeit der Aufwärts-/Abwärtsbewegung des Gerätes, die Bewegung des Geräteständers, und/oder des Röntgengenerators oder nur einige davon reguliert. Die Erfindung ist in erster Linie zur Verwendung in einem Mammographiegerät bestimmt, bei dem die erwähnten Bewegungen motorisiert sind, so daß die mechanischen Stellorgane (bzw. Motoren) auf neuartige Weise in das Steuersystem integriert werden können.
• Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf einige in beigefügten Zeichnungen dargestellten beispielhaften Ausführungsformen genau beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf die Einzelheiten dieser Ausführungsformen beschränkt ist.
• Es zeigt:
• Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des Geräteaufbaus.
• Fig. 2 das Meß- und Steuersystem als Blockdiagramm.
• Fig. 3 die Geschwindigkeit der Preßeinrichtung als Funktion der Druckkraft.
• Fig. 4 die Preßgeschwindigkeit als Funktion der Druckkraft in einem bevorzugten Spezialfall.
• Zunächst soll die Grundkonstruktion des in Fig. 1 dargestellten Mammographiegerätes beschrieben werden. Der Geräteständer für die fotografische Aufnahme besteht aus einem C-Bügel 1, an dessen einem Ende die Röntgenröhre 6 befestigt ist, wohingegen die Filmkassette 5 an dem anderen Ende angeordnet ist. Der C-Bügel 1 kann um die Achse 8 in Bezug auf den Ständer 10 des Gerätes mittels eines Motors 9 geschwenkt werden. Für die fotografische Aufnahme wird die zu fotografierende Brust 4 zwischen der Filmkassette 5 und der Anpreßplatte 2 mittels des Preßmotors 7 zusammengepreßt, wobei gleichzeitig die Druckkraft mit Hilfe eines Detektors 3 gemessen wird. Die Höhe des C-Bügels 1 wird mit Hilfe eines Motors 11 eingestellt.
• Hinsichtlich weiterer Konstruktionseinzelheiten des in Fig. 1 schematisch dargestellten Röntgengeräts wird auf die oben erwähnte EP-A-370 089 und die EP- Patentanmeldung Nr. 93 102 302 hingewiesen.
• Fig. 2 zeigt den Aufbau des Steuersystems als Blockdiagramm. Die Steuereinheit 15 erhält die Steuerdaten über ein Einstellelement 17, das z.B. eine Tastatur sein kann. Die Steuereinheit 15 überwacht auch die Betriebsweise des Geräteständers mit Hilfe von Begrenzungssensoren 19 und einem Detektor 3 für die Druckkraft. Auf Basis dieser Daten stellt die Steuereinheit 15 die Daten des Monitors (bzw. Überwachungsgerätes) 16 ein und steuert den Preßmotor 7 unter Zwischenschaltung des Reglers 12, den Schwenkmotor 9 unter Zwischenschaltung des Reglers 13, und den Hubmotor 11 unter Zwischenschaltung des Reglers 14. Die Steuereinheit 15 steuert auch den Generator 18 und außerdem, mit seiner Hilfe, die Röntgenröhre 6. Den detaillierten Aufbau der Steuereinheit 15 selbst wird man in diesem Zusammenhang nicht genau besprechen, weil seine Ausführungsform für die vorliegende Erfindung keine Bedeutung hat. Die Steuereinheit kann z.B. ein Mikroprozessor mit der erforderlichen Hilfseinrichtung sein.
• Eine Aufgabe der Erfindung ist es, das Fotografieren zu erleichtern und Schaden in einer Situation zu verhindern, in der die Brust 4 schon teilweise zwischen der Filmkassette 5 und der Anpreßplatte zusammengepreßt ist. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird eine Druckmessung in Übereinstimmung mit dem in Fig. 2 gezeigten Diagramm benutzt, um die Betriebsweise des Gerätes in Übereinstimmung mit der folgenden Beschreibung zu steuern.
• In der Regel geht der eigentliche Fotografiervorgang so vor sich, daß man zuerst die gewünschte Abbildung der Fotografie wählt, die dann die Schwenkposition des C-Bügels 1 bestimmt, dessen fünf am meisten typische folgende sind: vertikale Stellung, horizontale Stellungen, geschwenkt nach beiden Richtungen und schräge Stellungen nach jeder Richtung im Bereich von etwa 45º bis 60º. Dann wird die Halteeinrichtung auf eine Höhe in Übereinstimmung mit der Körpergröße der zu fotografierenden Person gebracht und die Brust 4 zwischen die Anpreßplatte 2 und die Filmkassette 5 gelegt und auf ihren Platz gepreßt, worauf die fotografische Aufnahme mittels eines Röntgenstrahls X gemacht wird.
• Wenn die Brust 4 mit Hilfe der Anpreßplatte 2 zusammengepreßt ist, wird nach der Erfindung die Geschwindigkeit der Preßeinrichtung 7 verlangsamt, da die Druckkraft ansteigt bis nach Erreichen der maximal zugelassenen Druckkraft die Preßeinrichtung 7 vollständig anhält und übermäßige Druckkräfte verhindert. In Fig. 3 ist dies graphisch dargestellt, wobei die vertikale Achse V die Geschwindigkeit des Preßmotors 7 und die horizontale Achse F die Druckkraft darstellt. Anfangs wird der Preßmotor 7 mit einer relativ hohen konstanten Geschwindigkeit V0 betrieben, wenn aber die gemessene Druckkraft einen vorbestimmten Grenzwert F0 erreicht, fängt die Geschwindigkeit V an sich zu verlangsamen bis, nachdem die Kraft F einen vorbestimmten Grenzwert F1 erreicht hat, die Geschwindigkeit V auf geregelt worden ist.
• Die Abhängigkeit der Preßgeschwindigkeit V von der gemessenen Kraft F kann linear oder nicht linear sein. Eine hohe Anfangsgeschwindigkeit V0 erlaubt ein schnelles Vorpressen der Brust 4, was erwünscht ist, weil diese Phase schwierig ist und ein Festhalten der Brust 4 von Hand auf ihrem Platz verlangt, bis die Anpreßplatte 2 beginnt die Brust 4 stabil zu halten. Nach dem Erreichen einer vernünftigen Zusammenpressung beginnt die Geschwindigkeit V sich zu verlangsamen, wobei ein vorsichtiges und genaues Pressen erreicht wird und keine Gefahr von unnötig hoher Druckkraft als Ergebnis einer übermäßig hohen Geschwindigkeit besteht.
• Während des langsamen Zusammenpressens kann die richtige Druckbelastung der Brust 4 genau gemessen werden, wobei es möglich ist, eine Druckkraft anzuwenden, die gerade so hoch wie nötig ist, um eine gute fotografische Aufnahme zu machen. Es ist wohl bekannt, daß der Vorgang für gewöhnlich für den Patienten unangenehm ist, deshalb sollte die Druckbelastung auf einem solchen Niveau gehalten werden, daß sie dem zu fotografierenden Patienten wenigstens keine wirklichen Schmerzen bereitet.
• In Fig. 3 zeigt die gestrichelte Linie V1 die Preßgeschwindigkeit nach den Lösungen des Standes der Technik, die konstant bleibt, bis der momentane Grenzwert F1 der Druckkraft erreicht ist und die Preßbewegung plötzlich gestoppt wird. Bei diesem Verfahren wird die Brust für gewöhnlich bis zu dem Grenzwert zusammengepreßt, worauf das Pressen von Hand fortgesetzt wird und zwar mit Hilfe einer für diesen Zweck in dem Gerät getrennt vorgesehenen Einrichtung. Eine solche Lösung ist durchführbar, aber mechanisch schwierig zur Wirkung zu bringen und dazu zeitaufwendig. Außerdem sollte der Grenzwert für jeden Patienten individuell festgelegt werden, basierend auf dem Erfühlen von Eigenheiten der Brust, aber in der Regel bleibt der Grenzwert für alle Anwendungsfälle auf einem genügend hohen Wert festgesetzt.
• Fig. 4 zeigt eine spezielle Anwendungsform der Erfindung. Zu Beginn ist die Preßgeschwindigkeit konstant V0 und, wenn die Kraft F einen vorbestimmten Wert F0 erreicht fängt die Preßgeschwindigkeit V an, sich in der oben beschriebenen Weise zu verlangsamen. Wenn jedoch während des weiteren Pressens die Druckkraft F vermindert wird, nimmt die Geschwindigkeit V nicht entsprechend zu, sondern die Geschwindigkeit wird auf dem Wert gehalten, auf den sie verlangsamt wurde. Wenn die Kraft F noch höher wird geht die Geschwindigkeit in der oben beschriebenen Weise zurück und zwar bis auf 0, wenn die Kraft F einen vorbestimmten Grenzwert F1 erreicht. Ein derartiger Zustand kann eintreten, wenn z.B. eine in der EP-Patentanmeldung Nr. 93 102 302 beschriebene Anpreßplatte verwendet wird, in welchem Falle eine zwischenzeitliche Zunahme der Geschwindigkeit erschreckend sein kann, und somit wird eine unangenehme Situation ausgeschlossen.
• Gelegentlich muß das Pressen während des Positionierens der Brust 4 auch reduziert werden. In einem solchen Falle kann das Freigeben entweder schnell, bei voller Geschwindigkeit oder langsam unter Erhöhen der Geschwindigkeit in Abhängigkeit der Druckkraft ausgeführt werden. Nach dem Stand der Technik ist bekannt, daß man den Druck schnell wegnimmt, aber in einem solchen Fall kann der Druck übertrieben weggenommen werden und die Brust verbleibt nicht mehr in der gewünschten Position, so daß in diesem Falle die Positionierung von Anfang an wiederholt werden muß. Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann das Wegnehmen des Druckes nach Wahl geschehen, entweder schnell oder in Abhängigkeit der Druckkraft, wobei diese Nachteile vermieden werden.
• Wenn die Brust 4 teilweise zusammengepreßt ist, besteht gelegentlich die Notwendigkeit, die Höhe des C- Bügels 1 nachzustellen. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird in einem solchen Falle eine Hubbewegung durch das Kontrollsystem erlaubt, aber nur bei einer sehr niedrigen Geschwindigkeit, wenn die Druckmessung feststellt, daß ein Druck vorhanden ist. In der Regel wird die Hubbewegung bei Mammographiegeräten nach dem Stand der Technik von Hand ausgeführt, wobei eine Höheneinstellung mit teilweise gepreßten Patienten unmöglich oder sehr schwierig ist, und wenn sie mit Hilfe eines Motors ausgeführt wird kann eine unvorsichtige Bedienung des Gerätes zu einer Höheneinstellung bei übermäßig hoher Geschwindigkeit führen, was für den am C-Bügel 1 festgehaltenen Patienten ein ziemlich erschreckendes Erlebnis ist. Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die Einstellung der Höhe des C-Bügels 1 einfach und gleichzeitig angenehmer für den Patienten.
• Die Drehbewegung des C-Bügels 1 um die Achse 8 wird in der Regel manuell ausgeführt, es gibt aber auch Lösungen mit Motorantrieb. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird die Überwachung der Druckmessung auch zum Steuern der Schwenkbewegung benutzt, so daß sie eine Schwenkbewegung verhindert, solange eine Anpressung festgestellt werden kann. Bei motorbetriebenen Ausführungen kann die Verhinderung erreicht werden, indem man das Einschalten des Motors verhindert und bei manuellen Ausführungen durch Sperren der Schwenkbewegung z.B. mit Hilfe eines Elektromagneten. In einem Sonderfall bei motorisierten Ausführungen ist es möglich, eine ziemlich kurze, langsame Schwenkung zu erlauben, was z.B. bei der Stereofotografie erforderlich ist, wobei die Brusthalteeinrichtungen nicht ständig mit der Schwenkbewegung des C-Bügels verbunden sind, aber trotzdem stützt sich der Patient auf dem C-Bügel 1 ab. Eine Schnellschwenkung ist nicht erwünscht, wenn der Patient unter Pressung steht.
• Ein neuartiges Merkmal, das, wenn nötig, mit der Erfindung verbunden werden kann, ist die Verwendung der Druckmessung auch bei der Steuerung des Röntgengenerators 6. Röntgenstrahlung kann verhindert werden, wenn die Druckmessung keine genügend hohe Druckkraft vorfindet. In einem solchen Falle wird eine versehentliche Bestrahlung oder eine fotografische Aufnahme einer unzureichend positionierten Brust verhindert, was einen wesentlichen Vorteil darstellt.
• Es folgen die Patentansprüche und die verschiedenen Einzelheiten der Erfindung mögen die Variationsbreite im Rahmen des in den Ansprüchen festgelegten erfinderischen Gedankens aufzeigen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Regelung der Arbeitsweise eines Röntgenmammographiegeräts, wobei eine zu fotographierende Brust (4) zwischen einer Anpressplatte (2) und einer Filmkassette (5) oder einem gleichwertigen Aufzeichnungsmittel durch eine Presseinrichtung zusammengepreßt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Messen einer durch eine Halteeinrichtung an die zu fotographierende Brust (4) aufgebrachte Druckkraft (F) und

auf Basis dieser Messung, ein Regulieren der Geschwindigkeit (V) der Pressbewegung der Presseinrichtung durch Vermindern der Geschwindigkeit (V), beginnend bei einem bestimmten voreingestellten Wert (FO), und zwar in linearer Form bis auf 0, bis eine maximale Druckkraft (F1) erreicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Brusthalteeinrichtung bis zu einem Druckzustand gesteuert wird, und zwar anfangs mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit (VO) bis die Druckkraft einen bestimmten festgelegten Wert (FO) erreicht, worauf die Pressgeschwindigkeit (V), gesteuert durch die Kraftmessung, vermindert wird, bis eine maximale Druckkraft (F1) erreicht wird, wobei gleichzeitig die Geschwindigkeit auf 0 eingestellt wurde.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Druck auf die Brust (4) während der Positionierung der Brust weggenommen wird und wobei das Wegnehmen des Druckes entweder bei voller Geschwindigkeit oder bei einer Teilgeschwindigkeit geschieht, während die Geschwindigkeit entsprechend zunimmt, in dem Maße, wie die Druckkraft abnimmt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Überwachungseinrichtung zur Messung der Druckkraft (F) bei der Steuerung der Bewegung eines C-Bügels (1) (bzw. C-Rahmens) oder etwas gleichwertigem des Mammographiegeräts verwendet wird, und zwar so, daß eine Drehbewegung des C- Bügels im wesentlichen ausgeschlossen ist, wenn eine Druckkraft festgestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mittels einer Messung der Druckkraft der Brusthalteeinrichtung ein mit dem Gerät verbundener Röntgengenerator (6) so gesteuert wird, daß Röntgenstrahlung bei Druckkräften, die unter einem bestimmten Wert liegen, verhindert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2,

wobei auf Basis dieser Messung die Geschwindigkeit (V) der Pressbewegung der Presseinrichtung so geregelt wird, daß nach einer bestimmten Pressbewegung mit konstanter Geschwindigkeit (VO) die Pressgeschwindigkeit abnimmt, bis die Druckkraft den bestimmten voreingestellten Wert (FO) erreicht, wobei das Pressen mit einer niedrigeren, im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit weiterverläuft; und

die Endstufe des Pressens während der Verlangsamung der Geschwindigkeit (V) bis auf 0 ausgeführt wird, und zwar bis die voreingestellte maximale Druckkraft (F1) erreicht wird.

7. Vorrichtung zur Steuerung des Betriebes eines Röntgenmammographiegerätes, die eine Anpressplatte (2) und eine Filmkassette (5) oder ein gleichwertiges Aufzeichnungsmittel, sowie einen Motor (7) zum Ausüben eines Druckes auf die Brust aufweist, gekennzeichnet durch

einen Detektor (3) zum Messen der auf die Brust ausgeübten Druckkraft; und

eine Steuereinheit (15), die auf diese Größe reagiert, um die Geschwindigkeit des Motors (7) für die Druckaufbringung herabzusetzen, und zwar ausgehend von einer bestimmten Kraft (FO), in linearer Form abfallend auf 0, bis eine maximale Druckkraft (F1) erreicht ist.