DE69219342T2

DE69219342T2 - Verfahren und vorrichtung zur genauen ortung eines zieles unter verwendung einer empfangseinrichtung, die eine strahlsensorenzeile enthält

Info

Publication number: DE69219342T2
Application number: DE69219342T
Authority: DE
Inventors: Paul Dancer
Original assignee: Technomed Medical Systems SA
Current assignee: Technomed Medical Systems SA
Priority date: 1991-08-21
Filing date: 1992-08-18
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2012-08-19
Also published as: DE69219342D1; EP0600014B1; FR2680460A1; US5483333A; FR2680460B1; EP0600014A1; WO1993004380A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im wesentlichen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur genauen Lagebestimmung eines Ziels in bezug auf einen Referenzpunkt mit bekannten Koordinaten mit Hilfe einer Empfangseinrichtung, die einen aktiven linearen Bereich, gebildet von einer Vielzahl strahlungsempfindlicher Einzelelemente, aufweist.
Die Erfindung betrifft mehr im einzelnen auch die Verwendung dieses Verfahrens und dieser Vorrichtung zur genauen Lagebestimmung eines Ziels im Rahmen eines Geräts zur Behandlung eines Ziels, vorzugsweise durch Stoßwellen. Bei einer bevorzugten Ausfühmngsform handelt es sich um ein Gerät, das mit Stoßwellen ein Ziel, gewählt aus der Gruppe: Steinleiden, z.B. Gallen- oder Nierensteine; Gewebe, z. B. gutartige oder bösartige Tumoren; Knochen, z.B. zu behandelnde Brüche oder Knochenbereiche, insbesondere von Osteoporose befallene Bereiche, behandelt.
Bisher sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur genauen Lagebestimmung eines Ziels unter Verwendung einer Strahlenquelle, von der Strahlung ausgeht, die durch eine Strahlenempfangseinrichtung aufgenommen werden kann, bekannt, wobei sich die Quelle auf der einen und die Empfangseinrichtung auf der anderen Seite des Ziels befinden (siehe EP-A-0 240 565 oder EP-A-0 260 550).
Im Dokument von Siemens DE-U-87 13524 = US-A-4 914 588 wird eine Vorrichtung zur tomographischen Bilderzeugung beschrieben, die zur Herstellung des Bildes eine Rotationsbewegung um eine zum Körper des Patienten parallele Drehachse benötigt, um sich um ihn herumzudrehen. Der Patient wird im allgemeinen mit dem Tragtisch verschoben, und diese Einrichtung benötigt ein komplementäres Ultraschallokalisierungsystem.
Auch ist im Dokument EP-A-318 106 Philips = US-A-4 967 735 ein Gerät zur Zertrümmerung von Konkrementen beschrieben, das eine Fluoroskopieeinrichtung und eine Einrichtung zur Streulichtdetektion enthält, unter Verwendung einer Blende mit einer Stellung mit einer vollen Öffnung und einer Stellung mit einer verkleinerten Öffnung. Die Position insbesondere der Strahlenquelle scheint fix zu sein, was im allgemeinen zu einer beträchtlichen Strahenbelastung des Patienten führt.
Außerdem ist aus dem Dokument US-A-4 764 944 (Finlayson) ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Positionieren eines Steins bekannt, der sich im Inneren einer Niere eines Patienten befindet, wobei zwei Quellen durchdringender, konvergenter Strahlen verwendet werden, die sich im Brennpunkt F&sub2; schneiden, der den externen Brennpunkt eines Ellipsoids bildet, wo Stoßwellen erzeugt werden. Hier ist die anfängliche Position der Quellen nicht beliebig, sondern muß im Gegenteil ziemlich genau definiert sein, damit sie sich im Brennpunkt kreuzen. Außerdem ist bei der von Finlayson vorgeschlagenen technischen Lösung eine Phase der Kalibrierung erforderlich, um den Wert des Winkels a zwischen den Koordinaten in der Beobachtungsebene und den Winkel zwischen der Beobachtungsebene und der Horizontalen zu bestimmen. Man verwendet insbesondere eine Stange, die in einer Kugel endet, die man solange beobachtet, bis die durch die Fluoroskope beobachtete Strahlung auf jedem der Bildschirme im Schnittpunkt zentriert ist. Dieses Verfahren ist daher äußerst kompliziert und erfordert in jedem Fall die Verwendung von zwei Quellen und zwei Empfangseinrichtungen, insbesondere von Fluoroskopen, deren Ausgangsposition für jedes der beiden durch seinen zweiten Brennpunkt bestimmt sein muß, was bedingt, daß diese Quellen ständig mit der Behandlungseinrichtung, hier einem Ellipsoid, verbunden sein müssen. Außerdem ist eine Kalibrierung mit Hilfe der Einrichtung, welche die Kugel enthält, erforderlich, um das Bild der Kugel in das Zentrum der Fluoroskopbildschirme zu führen.
Die Anmelderin hat außerdem im Dokument WO-A-91/07913 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lagebestimmung eines Ziels mit Hilfe einer Maskiereinrichtung, kombiniert mit einem röntgenstrahlenempfindlichen Film, beschrieben. Diese Lösung ist zwar sicher und zuverlässig, erfordert jedoch eine bestimmte Mindestzeit für die Entwicklung des Films, was nicht immer mit industriellen und medizinischen Erfordemissen vereinbar ist.
Die vorliegende Erfindung hat somit als Hauptziel, eine Lösung für das neue technische Problem zu bieten, das darin besteht, in relativ kurzer Zeit und trotzdem mit hoher Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit die genaue Lagebestimmung eines Ziels zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung hat weiters als Hauptziel, eine Lösung für das neue technische Problem zu bieten, das darin besteht, die genaue Lagebestimmung eines Ziels zu ermöglichen, ohne dabei irgendeine Positionsveränderung des Geräts, mit dem der Patient behandelt wird, und/oder des Patienten selbst durchführen zu müssen.
Die vorliegende Erfindung hat als weiteres Hauptziel, eine Lösung für das neue technische Problem zu bieten, das darin besteht, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die präzise Lagebestimmung eines Ziels vorzusehen, ohne daß dabei dieses Ziel in eine bestimmte Position in bezug auf das Behandlungsgerät und/oder in bezug auf die Strahlenempfangseinrichtung gebracht werden muß.
Die vorliegende Erfindung hat außerdem zum Hauptziel, eine Lösung für das neue technische Problem zu bieten, das darin besteht, mit Hilfe eines Verfahrens und einer Vorrichtung die präzise Lagebe- stimmung eines Ziels unter Verwendung einer im wesentlichen einheitlichen Strahlungsintensität beim Empfang durch die Empfangseinrichtung vornehmen zu können, um die Qualität des erhaltenen Bildes zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung hat weiters zum Ziel, eine Lösung für das neue technische Problem zu finden, das darin besteht, ein einfacheres Verfahren und eine einfachere Vorrichtung, mit einer einfacheren Einstellung und Wartung, vorzusehen, wobei die Strahlenbelastung des Patienten, was im Fall von Röntgenstrahlen besonders wichtig ist, reduziert und ein möglichst geringer Platzbedarf bei Lagerung und Transport ermöglicht wird.
Mit der vorliegenden Erfindung sollen weiters die oben angeführten technischen Probleme mit einem Minimum an Manipulation, insbesondere mit einem Minimum an Arbeitsschritten oder an Aufnahmen oder Positionsveränderungen gelöst werden, wobei auch das Ausmaß der Belastungsdosis bei der durch die Strahlenquelle emittierten Strahlung reduziert wird, was besonders wichtig ist, wenn die Strahlenquelle Röntgenstrahlen abgibt.
Die vorliegende Erfindung zielt weiters darauf ab, die oben genannten neuen technischen Probleme auf eine Art und Weise zu lösen, die es ermöglicht, das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung in Verbindung mit einem Gerät zur Behandlung von Zielen - vorzugsweise mit Stoßwellen - zu verwenden, wobei das Ziel vorzugsweise aus der Gruppe gewählt wird, die Steinleiden z. B. Nieren- oder Gallensteine, Gewebe z.B. gutartige oder bösartige Tumore, oder Knochen, z. B. Knochenbereiche wie Brüche oder von Osteoporose befallene Stellen, umfaßt.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung können diese technischen Probleme zum ersten Mal gleichzeitig, auf besonders einfache und kostengünstige Art und in einer für eine Anwendung in Industrie und Medizin geeigneten Weise gelöst werden.
Somit sieht die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren für die genaue Lagebestimmung eines Ziels (C) in bezug auf einen Referenzpunkt (0) vor, der zum Beispiel durch ein Gerät, mit dem das Ziel (C) behandelt wird, gegeben ist, wobei eine Sendeeinrichtung mit einer Strahlenquelle eingesetzt wird, von der Strahlung abgegeben wird, die ein Bild, zumindest des Ziels (C) erzeugt, das von einer Empfangseinrichtung empfangen werden kann, wobei die Strahlenquelle und die Empfangseinrichtung diesseits und jenseits des Ziels (C) angeordnet sind, die Position der Quelle in bezug auf den Referenzpunkt (0) bekannt ist und die Lage des Ziels (C) ausgehend von mindestens einem Bild des Ziels (C) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung in Form einer Leiste vorgesehen wird, die eine aktive lineare Anordnung einer Vielzahl von Einzelelementen (e&sub1; bis en) aufweist, die für Strahlen, deren Positionen im Raum bekannt sind, empfindlich sind, daß mindestens eine gleichzeitige Positionsveränderung der Strahlenquelle und der Empfangseinrichtung um einen gegebenen Abstand vorgenommen wird, der es ermöglicht, ein Strahlenbündel abzugeben, das zumindest den Bereich des Ziels abdeckt gemäß einer Verschiebung, die aus einer Rotation um eine Achse vorgenommen wird, die nicht senkrecht zu der durch die aktive lineare Anordnung definierten Linie ist, und einen Translation gewählt wird, wodurch mindestens ein Bild des Ziels (C) erhalten wird, und daß die Lage des Ziels (C) ausgehend von dem Bild und dem gegebenen Abstand bestimmt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird die erwähnte Positionsveränderung durch Translation der Strahlenquelle und der zugehörigen Empfangseinrichtung in mindestens zwei verschiedenen Richtungen oder Neigungen vorgenommen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die Strahlenquelle und die Empfangseinrichtung gleichzeitig durch Rotation um eine Achse verschoben, die annähernd parallel zu der Linie verläuft, welche durch die vorgenannte aktive lineare Anordnung definiert ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die Strahlenquelle und die Empfangseinrichtung auf einer einzigen gemeinsamen Halterung montiert, die vorzugsweise die Form eines C- Arms hat, von dem ein Ende oberhalb des Ziels und dessen anderes Ende unterhalb des Ziels angeordnet ist. Vorteilhafterweise wird die gemeinsame Halterung um eine Drehachse drehbar montiert, die vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Geräts verläuft, die üblicherweise durch die Längsachse eines sogenannten Arbeitstisches zur Abstützung eines nach derselben Längsachse ausgestreckten Patienten definiert ist; diese Drehachse wird vorzugsweise parallel zur aktiven strahlenempfindlichen Oberfläche der Empfangseinrichtung angeordnet.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform wird die gemeinsame Halterung in einer im wesentlichen senkrecht zur Drehachse liegenden Richtung translatorisch verschoben, wobei die Drehachse ihrerseits parallel zur aktiven strahlenempfindlichen Oberfläche der Empfangseinrichtung angeordnet ist.
Gemäß einer anderen besonderen Ausführungsvariante wird die gemeinsame Halterung translatorisch um einen Abstand verschoben, der es ermöglicht, daß Strahlung abgegeben wird, die mindestens den Bereich des Ziels abdeckt wobei diese translatorische Verschiebung mindestens in zwei verschiedenen Richtungen oder Neigungen der gemeinsamen Halterung durchgeführt wird, die man durch einfache Rotation um die Drehachse erhalt.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform wird die gemeinsame Halterung drehbar auf einem Trägerelement montiert, das Teil eines Schlittens ist, der auf zumindest einer oder vorzugsweise zwei, mit dem Gestell der Vorrichtung fest verbunden Führungsschienen verschiebbar ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Quelle eine Röntgenstrahlenquelle und weist die erwähnte Empfangseinrichtung röntgenstrahlenempfindliche Einzelelemente auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die vorgenannte Quelle eine Röntgenstrahlenquelle, und die Empfangseinrichtung enthält mindestens einen röntgenstrahlenempfindlichen Fluoreszenzschirm sowie für die Fluoreszenzstrahlen dieses Schirms empfindliche Einzelelemente, z. B. lichtquantenempfindliche Einzelelemente.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthalten die Einzelelemente röntgenstrahlenempfindliche Festkömerkomponenten, zum Beispiel Halbleiterelemente.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sieht das Verfahren die Positionsveränderung der Empfangseinrichtung mit einer bekannten, vorbestimmten Geschwindigkeit vor, wodurch die Position der Empfangseinrichtung zu einem gegebenen Zeitpunkt bestimmt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bestimmt das Verfahren für jedes der beiden Bilder, die aus den zwei verschiedenen Winkelpositionen der Strahlenquelle hervorgehen, welches Einzelelement das Bild des Ziels (C) empfangen hat, und aufgrund der Kenntnis der genauen Position der beiden Einzelelemente, die die beiden Bilder des Ziels C ausgehend von den zwei Positionen der Strahlenquelle empfangen haben, wird die genaue Lage des Ziels im Raum bestimmt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sieht das Verfahren einen Kontrollschirm vor, auf den mindestens ein Bild des Bereichs des Ziels C projiziert wird, das man bei der Positionsveränderung der Empfangseinrichtung erhält, sowie Mittel zur Anzeige der Position des Ziels C auf dem Schirm und Rechenmittel, mit denen für jedes Bild die Position des Ziels C mit Hilfe der Anzeigemittel berechnet werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sieht das Verfahren eine Kollimatoreinrichtung vor, die es ermöglicht, die Zone der Strahlung im Raum zu beschränken, wodurch die Strahlenbelastung des Patienten reduziert werden kann, wobei vorzugsweise dessen Position gleichzeitig mit der der genannten Strahlenquelle und Empfangseinrichtung verändert wird.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform sieht das Verfahren vor, daß die Empfangseinrichtung die aktive lineare Anordnung aufweist, die durch eine Vielzahl von ausgerichteten strahlungsempfindlichen Einzelelementen gebildet ist, deren Positionen im Raum bekannt sind, und die eine allgemeine Empfangsebene für die Strahlung definieren, wobei vorgesehen ist, daß die Strahlenemissionsquelle die Strahlung anfänglich in eine Richtung abgibt, die im wesentlichen senkrecht zur Empfangsebene verläuft, wobei diese anfänglich senkrecht zu dieser Ebene verlaufende Strahlung durch eine Reflexionsvorrichtung zurückgesendet wird, die diese Strahlung gegebenenfalls wieder in eine parallel zur Empfangsebene liegende Richtung zurückwerfen kann; und wobei auch eine Kollimatoreinrichtung mit einem Spalt vorgesehen wird, der parallel zur Empfangsebene verläuft und die Zone der Strahlen im wesentlichen auf die im wesentlichen lineare Dimension der aktiven Anordnung der Empfangseinrichtung beschränkt. Die Strahlenemissionsquelle ist vorzugsweise eine Röntgenröhre, deren Achse günstigerweise im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Empfangsebene angeordnet ist. Dank der Erfindung lassen sich die Intensitätsschwankungen der Strahlen, die den empfindlichen Bereich der Empfangseinrichtung erreichen, dank der Tatsache minimieren, daß beobachtet werden konnte, daß die Strahlung eher einheitlich ist, wenn die Achse der Quelle annähernd senkrecht zur Richtung der Empfangsebene verläuft, nachdem sie durch eine Reflexionsvorrichtung, die im allgemeinen als Kathode bezeichnet wird, in diese Ebene zurückgestrahlt wurde.
Aufgrund des Umstandes, daß die Emissionsquelle und die Empfangseinrichtung dadurch, daß sie auf einer gemeinsamen Halterung angeordnet sind, mechanisch verbunden sind, läßt sich die Vorrichtung in ihrem Konstruktionskonzept vereinfachen, und die Durchführung des Ortungsverfahrens, die Einstellung und die Wartung sind problemlos. Die Strahlenbelastung des Patienten wird reduziert, was im Falle von Röntgenstrahlen besonders interessant ist. Außerdem ist es aufgrund der Tatsache, daß die gemeinsame Halterung drehbar und auch verschiebbar montiert ist, möglich, die gemeinsame Halterung vollständig abzukuppeln, um sie der Länge nach längs der Vorrichtung anzuordnen, ohne sie jedoch dabei abzumontieren, was den Platzbedarf bei der Lagerung und beim Transport beschränkt. Auch die Herstellung der Strahlensendeeinrichtung sowie der Empfangseinrichtung läßt sich vorjustieren.
Gemäß einem zweiten Aspekt sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum Bestimmen der genauen Position eines Ziels C in bezug auf einen Referenzpunkt (0) vor, welcher zum Beispiel durch ein Gerät, mit dem das Ziel C behandelt wird, gegeben ist, mit einer Sendevorrichtung mit einer Strahlenquelle, die eine Strahlung abgibt, um ein Bild zumindest des Ziels C zu erzeugen, die von einer Strahlenempfangseinrich- tung aufgenommen werden kann, wobei die Quelle und die Empfangseinrichtung diesseits und jenseits des Ziels C angeordnet sind und die Position der Quelle in bezug auf den Referenzpunkt (0) bekannt ist, und mit Mitteln zur Bestimmung der Lage des Ziels C ausgehend von mindestens einem Bild des Ziels C, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung in Form einer Leiste vorgesehen ist, die eine lineare aktive Oberfläche aufweist, die durch eine Vielzahl von ausgerichteten, strahlungsempfindlichen Einzelelementen (e&sub1; bis en) gebildet ist, deren Positionen im Raum bekannt sind, und durch Mittel zur gleichzeitigen Positionsveränderung der Strahlenquelle und der Empfangseinrichtung um einen bekannten Verschiebungsabstand, der es ermöglicht, ein Strahlenbündel abzugeben, das zumindest den Bereich des Ziels abdeckt, um mindestens ein Bild des Ziels C zu erhalten; wobei die Mittel zur Positionsveränderung so vorgesehen sind, daß eine Positionsveränderung nach Wahl unter Rotation um eine Achse, die nicht senkrecht zu der durch die aktive lineare Anordnung definierten Linie liegt, und einer Translation vorgenommen werden kann; wobei die Mittel zur Bestimmung der Position des Ziels C Mittel zur Berechnung der Lage des Ziels C, ausgehend von dem erwähnten Bild des Ziels C und dem bekannten Abstand der Positionsveränderung, enthalten.
Gemäß einer unabhängig schutzfähigen Ausführungsform sind die Strahlenquelle und die Empfangseinrichtung auf einer gemeinsamen Halterung montiert, die vorzugsweise die Form eines C-Arms hat, dessen Enden diesseits und jenseits des Zieles angeordnet sind.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform enthält die erwähnte Sendeeinrichtung Mittel, um die Strahlenquelle zwischen zwei verschiedenen Winkelpositionen zu verstellen, sowie Mittel, um die Lage des Ziels (C) ausgehend von mindestens zwei Bildern, die ausgehend von zwei verschiedenen Winkelpositionen der Quelle erhalten werden, zu bestimmen.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform ist die vorgenannte Quelle eine Röntgenstrahlenquelle und die erwähnte Empfangseinrichtung enthält röntgenstrahlenempfindliche Einzelelemente.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung ist die Quelle eine Röntgenstrahlenquelle, und die erwähnte Empfangseinrichtung enthält mindestens einen röntgenstrahlenempfindlichen Fluoreszenzschirm und für die Fluoreszenzstrahlen dieses Schirms empfindliche Einzelelemente, z. B. lichtquantenempfindliche Einzelelemente.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform enthalten die Einzelelemente röntgenstrahlenempfindliche Festkörperkomponenten, zum Beispiel Halbleiterelemente.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform sind Mittel zur Bestimmung der Position der Empfangsvorrichtung zu einem gegebenen Zeitpunkt vorgesehen, um für jedes der beiden Bilder, die aus zwei verschiedenen Winkelpositionen der Strahlenquelle hervorgehen, die genaue Position des Einzelelements,
welches das Bild des Ziels (C) empfangen hat, sowie den Zeitpunkt, zu dem es das Bild empfangen hat, zu bestimmen, sowie zur genauen Bestimmung der Lage des Ziels (C) im Raum, ausgehend von der Kenntnis der genauen Position der beiden Einzelelemente, die die beiden Bilder des Ziels (C) von zwei Positionen der Strahlenquelle aus empfangen haben.
Gemäß einer besonderen Ausführungsvariante ist ein Kontrollschirm vorgesehen, auf den mindestens ein Bild der Zone des Ziels C projiziert wird, das man zum Zeitpunkt der Positionsveränderung der erwähnten Empfangseinrichtung erhält, sowie Mittel zur Anzeige der Position des Ziels C auf dem Schirm und Rechenmittel, mit denen die Position des Ziels C mit Hilfe der Anzeigemittel für jedes Bild berechnet werden kann.
Gemäß noch einer anderen Ausführungform ist eine Kollimatoreinrichtung vorgesehen, die die Beschränkung der Zone der Strahlen im Raum erlaubt und somit die Strahlenbelastung des Patienten reduziert.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform gibt die Strahlenquelle ein Strahlenbündel in einer Anfangsrichtung ab, die im wesentlichen senkrecht zu einer Empfangsebene verläuft, welche durch die aktive lineare Anordnung und die erwähnte Drehachse definiert ist, wobei eine Reflexionseinrichtung vorgesehen ist, die die Strahlen in die Empfangsebene zurücksenden kann, sowie gegebenenfalls eine Kollimatoreinrichtung, die einen parallel zur Empfangsebene und senkrecht zur anfänglichen Strahlenrichtung verlaufenden Spalt aufweist.
Nach einem dritten Aspekt umfaßt die vorliegende Erfindung noch die Verwendung des Verfahrens und/oder der erwähnten Vorrichtung im Rahmen eines Geräts zur Behandlung eines Ziels, vorzugsweise mit Stoßwellen. Dieses Behandlungsgerät ist insbesondere ein Gerät zur Behandlung eines Ziels ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Steinleiden, z. B. Nieren- oder Gallensteinen, Geweben, z. B. gutartigen oder bösartigen Tumoren, oder Knochen, z. B. Knochenbrüchen oder osteoporotischen Bereichen. Ein bevorzugtes Behandlungsgerät ist dadurch gekennzeichnet, daß es einen Reflektor in der Form eines Ellipsoidstumpfes aufweist, der mit einer Kopplungsflüssigkeit gefüllt ist und einen inneren Brennpunkt innerhalb dieser Flüssigkeit sowie einen äußeren Brennpunkt aufweist, der mit dem zu behandelnden Ziel in Übereinstimmung gebracht werden muß, sowie mindestens zwei beiderseits des inneren Brennpunkts in der Kopplungsflüssigkeit symmetrisch angeordnete Elektroden aufweist, die durch elektrische Entladung die genannten Stoßwellen im inneren Brennpunkt erzeugen.
Es ist verständlich, daß mit Hilfe der Erfindung die vorher erwähnten neuen technischen Probleme gelöst und die ebenfalls erwähnten wesentlichen technischen Vorteile erzielt werden können, sowie auch jene, die sich für den Fachmann aufgrund der folgenden Beschreibung der Erfindung ergeben wobei diese einfach beispielshalber anhand einer derzeit bevorzugten Ausführungsform beschrieben wird, ohne daß dadurch der Umfang der Erfindung in irgendeiner Weise einschränkt würde. Die Zeichnungen veranschaulichen Folgendes:
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Grundprinzips eines Geräts zur Behandlung eines Ziels C, hier zum Beispiel eines Nierensteins bei einem Patienten;
- Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht gemäß Pfeil II in Fig. 3;
- Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht gemäß Pfeil III in Fig. 2, und veranschaulicht die Reduktion des Strahlenvolumens zufolge der Anwendung einer Kollimatoreinrichtung;
- Fig. 4A zeigt schematisch die Lageänderung zwischen einer Anfangs- und Endstellung, und zwar simultan der Strahlenquelle, der Kollimatoreinrichtung und der Strahlenempfangseinrichtung mit einer bekannten Verlagerungsgeschwindigkeit;
- Fig. 48 zeigt schematisch die gleichzeitige Neigung von Strahlenquelle, Kollimatoreinrichtung und Strahlenempfangseinrichtung zur Erzeugung von zwei Bildem des Ziels durch Schwenken um eine Drehachse;
- Fig. 5 zeigt schematisch die Empfangspositionen im zeitlichen Ablauf, die es ermöglichen, die Stellung zu beobachten, für die das Strahlenbündel das Ziel C erreicht;
- Fig. 6 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Zielbehandlungsgeräts, das mit einer Vorrichtung zur genauen Lagebestimmung eines Ziels C ausgerüstet ist, die hier einen C-förmigen Arm aufweist, der um eine horizontale Achse schwenkbar und translatorisch verschiebbar ist;
- Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht des Geräts, teilweise aufgebrochen, entlang der Längsachse des Geräts gemäß Fig. 6 bzw. nach der Schnittlinie VII - VII in Fig. 8;
- Fig. 8 zeigt eine teilweise aufgebrochene Schnittansicht gemäß der Schnittlinie VIII-VIII in Fig. 7; und
- Fig. 9 stellt die anfängliche Strahenrichtung schematisch und in Vergrößerung dar, zum Beispiel ein Bündel von Röntgenstrahlen, in bezug zur Kollimatoreinrichtung und zur Empfangsebene der Empfangseinrichtung, die eine lineare aktive Oberfläche, gebildet von einer Vielzahl von in einer Linie ausgerichteten Strahlenempfangselementen aufweist.
In Fig. 1 bis 5 und insbesondere in Fig. 1 ist ein Behandlungsgerät nach der vorliegenden Erfindung mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 angegeben. Dieses Behandlungsgerät ist vorzugsweise ein Behandlungsgerät, das Stoßwellen abgibt oder noch besser Stoßwellen, die in einem Brennpunkt F&sub2; fokussiert sind, welcher mit dem zu behandelnden Ziel C übereinstimmen muß. So enthält dieses Gerät eine Stoßwellengeneratorvorrichtung 12. In einer bevorzugten, wie hier dargestellten Ausführungsform enthält dieser Stoßwellengenerator 12 einen Reflektor in der Form eines Ellipsoidstumpfes 14, der mit einer Flüssigkeit 16 gefüllt ist, die dem Fachmann wohl vertraut ist und z.B. im Patent US RIEBER 2 559 227 oder in früheren Dokumenten der Anmelderin, wie in US-A-4 730 614; US-A-4 866 330; US-A-4 915 094; US-A-4 962 753, beschrieben wird, auf die der Fachmann verwiesen werden kann. Dieser ellipsoidstumpfförmige Reflektor 14 weist einen inneren Brennpunkt F&sub1; und einen äußeren Brennpunkt F&sub2; auf, der mit dem zu behandelnden Ziel C in Übereinstimmung gebracht werden muß. Der Reflektor 14 ist mit mindestens zwei Elektroden 13, 15 ausgestattet, die symmetrisch zum inneren Brennpunkt F&sub1; angeordnet sind und durch elektrische Entladung, mit Hilfe eines Hochspannungsgenerators, Stoßwellen im Brennpunkt F&sub1; erzeugen, welche im äußeren Brennpunkt F&sub2; fokussiert werden, indem sie durch die Kopplungsflüssigkeit 16 übertragen werden, wie es dem Fachmann hinlänglich bekannt ist. Die Vorrichtung 12 ist üblicherweise mit Hilfe von Steuereinrichtungen 34, zum Beispiel mit Motoren 36, in den drei Richtungen X, Y, Z im Raum verstellbar angeordnet.
Das erfindungsgemäße Gerät 10 ist mit einer Sendeeinrichtung 20 ausgestattet, welche eine Strahlenquelle 22 enthält, die ein Strahlenbündel zur Herstellung eines Bilds, zumindest des Ziels C, abgibt, das von einer Empfangseinrichtung 30 empfangen werden kann. Die Quelle 22 und die Empfangseinrichtung 30 befinden sich diesseits und jenseits des Ziels C. Andererseits ist die Position der Quelle 22 in bezug auf den Referenzpunkt 0 bekannt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Referenzpunkt 0 durch den äußeren Brennpunkt F&sub2; des Ellipsoidstumpf-Reflektors 14 gebildet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung 30 eine Leiste 32 mit einer aktiven linearen Anordnung einer Vielzahl von in einer Linie ausgerichteten, strahlungsempfindlichen Einzelelementen e&sub1;, e&sub2;, ..., en enthält, deren Positionen im Raum bekannt sind, wie insbesondere in Fig. 2 und 5 zu ersehen ist.
Weiters weist die Vorrichtung auch Mittel 40 zur Bestimmung der Lage des Ziels C auf, ausgehend von mindestens einem, vorzugsweise zwei Bildern, die man aufgrund von zwei verschiedenen Winkelpositionen S&sub1;, S&sub2; der Quelle 22 erhält. Die Vorrichtung enthält demnach auch (nicht abgebildete) Mittel zur Veränderung der Position der Quelle 22, wie sie dem Fachmann hinlänglich bekannt sind.
Gemäß einem besonderen Merkmal ist die Empfangseinrichtung 30 in Form einer Leiste 32 verwirklicht, wobei Mittel zur Positionsveränderung der Leiste 32 vorgesehen sind, um diese Leiste 32 so zu verschieben, daß sie mindestens den gesamten Bereich des Ziels C abdeckt.
Gemäß einer Ausführungsvariante ist die genannte Quelle 22 eine Röntgenstrahlenquelle und die Empfangseinrichtung 30 enthält, wie in Fig. 2 dargestellt, röntgenstrahlenempfindliche Einzelelemente e&sub1;, e&sub2; ..., en, die vorzugsweise parallel und linear angeordnet sind&sub1; um eine lineare aktive Empfangsoberfläche zu bilden.
Gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung ist die Quelle 22 eine Röntgenstrahlen- quelle, und die Empfangseinrichtung 30 weist mindestens einen röntgentrahlenempfindlichen Fluoreszenz- bildschirm auf sowie fluoreszenzstrahlenempfindliche Einzelelemente, die mit e&sub1;, e&sub2;, ... en in Fig. 2 bezeichnet sind, zum Beispiel lichtquantenempfindliche Einzelelemente.
Gemäß einer anderen Ausführungsform enthalten die Einzelelemente e&sub1; bis en röntgenstrahlenempfindliche Festkörperkomponenten, zum Beispiel Halbleiterelemente.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind Mittel 34 zur Veränderung der Position der Empfangseinrichtung 30 vorgesehen, die eine Verschiebung der Empfangseinrichtung 30 mit einer vorher festgelegten, bekannten Verstellgeschwindigkeit realisieren können, sowie Rechenmittel 40, zum Beispiel Rechner, Computer oder Microcomputer, mit denen sich die Position der Empfangseinrichtung 30 zu einem bestimmten Zeitpunkt, ausgehend von der bekannten Zeit und Geschwindigkeit der Positionsveränderung berechnen läßt, wie dies klar aus der Betrachtung von Fig. 5 hervorgeht, die die Bewegung der Leiste 32 in Abhängigkeit von der Zeit zeigt. Die Positionen der Leiste 32 sind z. B. als t&sub0;, t&sub1;, t&sub2; bis t&sub8; bezeichnet.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform sind Mittel zur Bestimmung der Position der Empfangseinrichtung 30 zu einem bestimmten Zeitpunkt vorgesehen, um für beide Bilder der Strahlenquelle 22, die aus den zwei verschiedenen Winkelpositionen S&sub1;, S&sub2; hervorgehen, die in Fig. 4B dargestellt sind, zu bestimmen, welches Einzelelement von den Elementen e&sub1; bis en das Bild des Ziels C empfangen hat und zu welchem Zeitpunkt t, und auch um die genaue Lage des Ziels C im Raum, ausgehend von der Kenntnis der genauen Position der zwei Einzelelemente, welche die zwei Bilder des Ziels C aufgrund der zwei Positionen S&sub1;, S&sub2; der Strahlenquelle 22 empfangen haben, zu ermitteln. Diese Bestimmungsmittel sind vorzugsweise in die genannten Rechenmittel 40 integriert.
Gemäß einer anderen besonderen Ausführungsvariante ist ein Kontrollbildschirm 50 vorgesehen, auf den mindestens ein Bild des Ziels C projiziert wird, das man bei der Positionsveränderung der Empfangseinrichtung 30 erhält, sowie Mittel 52, wie z. B. eine Tastatur oder eine Maus, dem Fachmann hinreichend bekannt, mit denen man die Position des Ziels C auf dem Bildschirm 50 anzeigen kann, und Rechenmittel 40, mit denen man die Position des Ziels C mit Hilfe der Anzeigemittel 52 für jedes Bild berechnen kann.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist eine Kollimatoreinrichtung 60 vorgesehen, mit der man das Strahlenfeld räumlich einschränken kann, wodurch die Strahlenbelastung des Patienten reduziert wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsform sind Mittel, hier symbolisiert bei 70, 72, vorgesehen, mit denen die Position der Strahlenquelle 22, der gegebenenfalls vorhandenen Kollimatoreinrichtung 60 und der Empfangseinrichtung 30 gleichzeitig verändert werden kann, um das Strahlenvolumen und die Bestrahlungsdauer wesentlich zu reduzieren. Diese Verstellmittel führen vorzugsweise entweder eine Translationsoder eine Rotationsbewegung in einer Richtung durch, die zu der durch die aktive lineare Anordnung e&sub1; bis en definierten Linie nicht senkrecht verläuft.
Ebenso ist zu erkennen, daß mit der soeben beschriebenen Vorrichtung ein Bild des Gebiets, in dem das Ziel enthalten ist, auch mit einer Quelle erhalten werden kann, die während der Erzeugung eines jeden Bilds unbeweglich bleibt, vorausgesetzt, daß Mittel zur Positionsveränderung der Empfangseinrichtung vorgesehen sind. In diesem Fall ist einzig und allein die Positionsveränderung der Empfangseinrichtung ausschlaggebend.
Aus diesem Grund sind bei einer Ausführungsvariante mit einer bei der Bilderzeugung unbeweglichen Quelle Mittel 70, 72 vorgesehen, um die Empfangseinrichtung 30 und synchron die Kollimatoreinrichtung 60 zu verstellen, so daß das Strahlenbündel nur annähemd die besagte Empfangseinrichtung abdeckt, was sowohl das Strahlenvolumen als auch die Bestrahlungszeit beträchtlich einschränkt.
Die soeben beschriebene Vorrichtung kann insgesamt ein Gerät zur Behandlung eines Ziels C, vorzugsweise mit Stoßwellen, bilden. Dieses Ziel wird insbesondere aus der Gruppe der Steinleiden, wie z. B. Nieren- oder Gallensteine, der Gewebe, z. B. gutartige und bösartige Tumoren, oder Knochen, z. B. Brüche oder osteoporotische Bereiche, gewählt.
Ein solches Gerät ist mehr im einzelnen in Fig. 6 bis 9 dargestellt, die später eingehender beschrieben werden, mit einer anderen Ausführungsvariante einer Vorrichtung zur Lagebestimmung eines Ziels.
Das Verfahren zur Lagebestimmung des Ziels C geht aus der oben gegebenen Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 5 hervor und ist wie folgt:
Zunächst wird, ausgehend von der Position S&sub1; der Quelle 22, die in Fig. 4A durch eine dünne Linie dargestellt ist, wobei zum Beispiel die Quelle in S&sub1; um ca. 20º in bezug auf die Symmetrieachse Z-Z des Behandlungsgeräts 12, dargestellt durch eine unterbrochene Linie und mit der Verschiebungsachse in Richtung Z zusammenfallend, geneigt wird, ein erstes Strahlenbündel von der Quelle S&sub1; abgegeben, welches das Ziel C enreicht, und die Empfangseinrichtung 30, die zum Beispiel nach der X-Achse ausgerichtet ist, wird in Richtung der Y-Verschiebungsachse verschoben, das heißt senkrecht zur Ebene X-Z und vorzugsweise mit einer bekannten Translationsgeschwindigkeit.
Bei der bevorzugten Ausführungsform, wie sie in Fig. 4A, 4B und 5 dargestellt ist, wo die Quelle S&sub1; sich gleichzeitig mit der Empfangseinrichtung 30 verschiebt, die gegebenenfalls fest mit dem Behandlungsgerät 12 verbunden ist, und eventuell gleichzeitig auch die Kollimatoreinrichtung 60 verschoben wird, ist das Strahlenbündel R ausgehend von der Quelle, hier in Position 81, auf die Dimension der Empfangseinrichtung 30 beschränkt (R&sub1;), das heißt auf die Dimension der Leiste 32, um alle Einzelelemente e&sub1; bis en abzudecken. Die Distanz der Positionsveränderung d in Richtung Y zwischen der dünn gezeichneten Position und der mit der dicken Linie gezeichneten Position des Behandlungsgeräts ist in Fig. 4A deutlich sichtbar. Es läßt sich beobachten, daß sich die Quelle 22 von der Position S&sub1; zur Position S'&sub1; verlagert hat, indem sie das Ziel C passiert hat. Beim Passieren des Ziels C wurde das Strahlenbündel vom Ziel C, wie in Fig. 5 veranschaulicht, unterbrochen. Es ist also möglich festzustellen, welches Element, hier zum Beispiel als ec1 bezeichnet, keine Strahlen empfangen hat, die von der Quelle 22 in der Position S&sub1; zum hier als t&sub4; bezeichneten Zeitpunkt abgegeben wurden, der sich auf jenen Moment bezieht, an dem die Quelle für die Position S&sub1; das Ziel C passiert hat, was von den Rechenmitteln 40 aufgezeichnet wird.
Nach diesem ersten Passieren kann man die Position der Quelle 22 verändern und sie in die Position S&sub2; bringen, mit einer anderen Neigung in bezug auf die Empfangseinrichtung und das Ziel C. Diese Position S&sub2; befindet sich zum Beispiel in einer Neigung von ca. 20º auf der anderen Seite der Vertikalen Z- Z, die durch das Ziel C geht.
Zu diesem Zeitpunkt kann man eine Positionsveränderung um die Distanz d in die entgegengesetzte Richtung vornehmen, so daß zu einem gegebenen Zeitpunkt ein anderes Einzelelement der Empfangseinrichtung 30, zum Beispiel das als ec2 bezeichnete Einzelelement, das Strahlenbündel von der Quelle 22 nicht empfängt, wenn es durch das Ziel C unterbrochen wird, und somit für eine andere Neigung der Quelle 22 in der Position 82 ein zweites Bild des Ziels C liefert.
Die Daten bezüglich des Moments der Positionsveränderung in Abhängigkeit von der Verstellgeschwindigkeit sowie die Position des Einzelelements ec2, das die Strahlung vom Ziel C her nicht empfangen hat, werden an die Rechenmittel 40 weitergeleitet.
Die Rechenmittel 40 ermöglichen dann eine einfache Berechnung der genauen Position des Ziels C.
Der Anwender kann an diesem Vorgang teilnehmen, indem er mit den Anzeigemitteln 52 auf dem Bildschirm 50 auf das Bild des Ziels C zeigt, was es auch den Rechenmitteln 40 ermöglicht, rasch die genaue Berechnung der Lage des Ziels C im Raum in bezug auf eine ursprüngliche Bezugsposition des Behandlungsgeräts 12 durchzuführen. Diese ursprüngliche Position bzw. der Referenzpunkt 0 kann zum Beispiel die ursprüngliche Position des äußeren Brennpunkts F&sub2; oder Fokussierungspunktes der Stoßwellen des Behandlungsgeräts 12 sein.
In Fig. 6 ist eine zweite Ausführungsform eines Behandlungsgeräts nach der Erfindung dargestellt, das mit der allgemeinen Bezugszahl 100 bezeichnet ist. Wie üblich wurden für die Organe, die die gleiche Funktion ausfüllen wie die bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 5 beschriebenen, die gleichen Bezugszahlen verwendet, jedoch jeweils um 100 erhöht. So ist der Stoßwellengenerator mit 112, die Sendeeinrichtung mit 120 und die Empfangseinrichtung mit 130 bezeichnet. Die Quelle selbst ist mit 122 bezeichnet. Die Empfangseinrichtung 130 weist ebenfalls eine lineare aktive Anordnung auf und ist in eine Vielzahl von ausgerichteten Einzelelementen e&sub1; bis en unterteilt, die identisch mit jenen in der vorhergehenden Ausführungsform sind, und von denen das erste, e&sub1;, und das letzte, en, in Fig. 9 eingezeichnet sind. Anders gesagt, die Empfangseinrichtung 130 hat die Form einer Leiste 132 mit einem linearen aktiven Bereich. Die Mittel zur Positionsveränderung der Leiste 132 sind hier mit 170 angegeben, in Entsprechung zu den Mitteln 70 zur gleichzeitigen Positionsveränderung in der Ausführungsform von Fig. 1 bis 5. Die Mittel zur Positionsveränderung 170 ermöglichen nach einer derzeit bevorzugten, hier dargestellten Ausführungsform, eine Translationsverstellung, vorzugsweise in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zum strahlenempfindlichen aktiven Bereich 132 der Empfangseinrichtung. Bei einer anderen Ausführungsform ermöglichen die Mittel zur Positionsveränderung eine Rotationsverstellung in einer Richtung, die zu der durch den beschriebenen aktiven lineare Bereich 132 definierten Linie nicht senkrecht ist.
Diese Mittel 170 zur gleichzeitigen Positionsveränderung der Sendeeinrichtung 120 und der Empfangseinrichtung 130 umfassen hier einen Arm in Form eines C, mit 172 bezeichnet, von dem ein Ende 72a die Sendeeinrichtung 120 mit der Strahlenquelle 122 und der Kollimatoreinrichtung 160 trägt und dessen anderes Ende 172b die Strahlenempfangseinrichtung 130 mit der integrierten Leiste 132 strahlungsempfindlicher Elemente e&sub1; bis en trägt. Diese Mitteil 170 zur Positionsveränderung bilden also eine gemeinsame Halterung der Strahlenquelle 122, der Kollimatoreinrichtung 160 und der Empfangseinrichtung 130.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind diese Verstellmittel 170, die die gemeinsame Halterung bilden, um eine Drehachse 174 drehbar angebracht, welche im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Vorrichtung 100 verläuft, wie in Fig. 6 bis 8 gut ersichtlich ist. Diese Längsachse entspricht üblicherweise auch der Längsachse eines Tisches 190, auf dem der zu behandelnde Patient liegt. Dieser Tisch 190 ist vorzugsweise beweglich, insbesondere um ein vollständiges Kippen der Verstellmittel 170 in der Ruhestellung R gemäß Fig. 6 zu ermöglichen, um ein minimales Volumen für die Lagerung und den Transport einzunehmen.
Gemäß einer anderen, besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Mittel zur Positionsveränderung 170, die die gemeinsame Halterung bilden, auf einer Transationseinrichtung 176 montiert, auf der sie auf Führungsschienen 178 translatorisch verschoben werden können, welche parallel zur Längsachse des Geräts angeordnet sind. Es versteht Sich, daß die Mittel zur Positionsveränderung 170, die die gemeinsame Halterung, hier in Form eines C-Arms 172, bilden, seitlich in bezug auf den Arbeitstisch 190, der zur Aufnahme des Patienten bestimmt ist, und in einer Weise angeordnet sind, daß die die Sendeeinrichtung 120 und die Empfangseinrichtungen 130 tragenden Enden 172a, 172b beiderseits des Arbeitstisches 190, also auch beiderseits des Patienten und des Zielgebiets C, angeordnet sind.
Die Konstruktion der Mittel zur Positionsveränderung 170 ist Bestandteil der Erfindung und ist unabhängig schutzfähig.
Weiters sieht die Erfindung auch in unabhängig schutzfähiger Weise die Konzeption der Sendeeinrichtung 120 vor unter Vorsehen dessen, daß die Strahlenquelle 122 einen Generator 180 umfaßt, der ein Strahlenbündel 182 abgibt, dessen anfängliche Richtung im wesentlichen senkrecht zur Empfangsebene P verläuft, die durch die im wesentlichen lineare aktive Oberfläche der durch die Strahlenempfangselemente e&sub1; bis en gebildeten Leiste 132 definiert ist. Das anfänglich senkrechte Strahlenbündel 182 wird durch eine Reflexions- oder Wiedersendeeinrichtung, wie z.B. eine Kathode 184 mit einer geneigten Oberfläche 186, die die Wiederabgabe der Strahlen 182 gewährleistet, in die Richtung der Ebene P zurückgeschickt. Die bevorzugte Strahlenquelle ist gemäß der Erfindung eine Röntgenstrahlenquelle mit einer Röntgenröhre, deren Achse vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Empfangsebene P liegt, wobei von der Strahlung zumindest ein Teil durch die Reflexionseinrichtung, die hier durch eine Kathode 184 gebildet ist, zurückgeworfen wird. Die Kollimatoreinrichtung 160 weist einen Kollimationsspalt 162 auf, der parallel zur Ebene P und daher auch senkrecht zur anfänglichen Richtung des Strahlenbündels 182 angeordnet ist, und dessen Ausmaße so vorgesehen sind, daß ein Strahlenbündel abgegeben werden kann, das annähernd gleich groß oder wenig größer ist als der aktive, im wesentlichen lineare Bereich, der die Leiste 132 der Empfangseinrichtung 130 bildet.
Auf diese Weise kann man die Intensitätsschwankungen des Strahlenbündels, das den aktiven Bereich der Leiste 132 trifft, minimieren, so daß ihre Auswirkungen auf die Qualität des endgültig erhaftenen Bildes aufgrund der im wesentlichen linearen Dimension der Leiste vernachlässigbar sind. Diese Leiste 132 kann zum Beispiel 0,6 mm breit und 230,4 mm lang sein. Daraus folgt, daß die Kollimatoreinrichtung 160 sehr feines, im wesentlichen flaches Strahlenbündel produzieren wird, das durch den Patienten in Richtung dieser Leiste geht, wodurch die vom Patienten aufgenommene Strahlungsmenge minimiert wird, was im bevorzugten Fall der Verwendung von Röntgenstrahlen besonders wichtig ist. Andererseits ist, wenn man den Spalt 162 der Kollimatoreinrichtung 160 so dimensioniert, daß die Breite des flachen Strahlenbündels P auf der Höhe der Leiste 132 im wesentlichen gleich oder etwas größer ist als jene der getroffenen Oberfläche der Leiste 132, die Gesamtheit der durch den Patienten gehenden Strahlen für die Erzeugung des Bildes nützlich.
Weiters wird aufgrund der vorgesehenen Mittel zur Positionsveränderung 172, die die gemeinsame Halterung von Strahlenquelle 120, Empfangseinrichtung 130 und gegebenenfalls Kollimatoreinrichtung 160 bilden, eine mechanische und formstabile Verbindung dieser Einrichtungen verwirklicht, wodurch mit einer einzigen anfänglichen Einstellung gewährleistet werden kann, daß das Strahlenbündel immer auf den aktiven Bereich der Leiste 132 der Empfangseinrichtung 130 auftrifft, unabhängig davon, wie das Gerät insgesamt verschoben oder ausgerichtet wird. Außerdem bleibt die Intensität des empfangenen Strahlenbündels konstant, und das Risiko, daß es beim Abtasten der abzubildenen Zone von einer Linie zur anderen zu Schwankungen der Strahlenintensität kommt, besteht also nicht.
Für die Erzeugung eines Bilds werden die Mittel zur Positionsveränderung 170 mit Hilfe der Translationsmittel 176 dem Patienten entlang, relativ zur abzubildenden Zone bewegt. Vorzugsweise, und wie im vorhergehenden Fall der Fig. 1 bis 5, werden mindestens zwei Bilder bei zwei verschiedenen Neigungen der Mittel zur Positionsveränderung 170, die zwei verschiedene Winkelausrichtungen der Strahlenquelle 120 ergeben, erzeugt. Die erste Ausrichtung kann zum Beispiel vertikal sein, wie in Fig. 6 bis 8 dargestellt, und die zweite Position kann nach links oder nach rechts geneigt sein, ausgehend von der Vertikalposition wie in Fig. 6 dargestellt, mit einer translatorisch verschobenen Position, dargestellt durch die unterbrochene Linie, so daß zwei Bilder entstehen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante befindet sich die Drehachse 174 auf halber Höhe des abzubildenden Bereichs.
Man bemerke, daß es mit Hilfe der Erfindung möglich ist, die ursprüngliche Position der Ebene P des von der Quelle 122 ausgesandten Strahlenbündels sowie die Position des aktiven Bereichs der Leiste 132 vorzujustieren. Auf diese Weise können die Mittel zur Positionsveränderung, die die gemeinsame Halterung 170, hier in Form eines C-Arms 172 bilden, mit Präzision hergestellt werden, wobei das bloße Einsetzen einer beliebigen voreingestellten Leiste 132 und einer beliebigen voreingestellten Strahlenquelle 122 eine gute Ausrichtung des Strahlenbündels auf den linearen, aktiven Bereich der Leiste 132 ermöglichen. So kann man im Inneren der beiden Enden 172a, 172b des Arms präzise Einstellmechanismen für die Position der Quelle, zum Beispiel durch Einstellung der Position der Reflexionseinrichtung 184 oder der Leiste 132, die im Ende 172a des Arms 172 integriert ist, vorsehen. Man kann auch die Position der Kollimatoreinrichtung 160 voreinstellen, die ebenfalls im Ende 172a des Arms 172 integriert ist.
Sind diese Einstellungen einmal durchgeführt, werden die Positionen starr blockiert. Die Leiste 132 kann auf einem Rahmen montiert werden, der eine Positionsveränderung nach X und Y und eine Fixierung in der gewünschten Position auf dem Ende 172b des Arms 172 ermöglicht.
Somit ist klar, daß es diese Erfindung auf einfache Weise gestattet, die vorher dargelegten wesentlichen technischen Vorteile zu erreichen.
Die Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis 9 sind integrierender Bestandteil der gegenständlichen Erfindung und daher integrierender Bestandteil der vorliegenden Beschreibung. Die Erfindung deckt auch alle Merkmale ab, die gegenüber jedem sich aus der vorhergehenden Beschreibung inklusive Fig. 1 bis 9 ergebenden Stand der Technik neu erscheinen.

Claims

1. Verfahren zur genauen Lagebestimmung eines Ziels (C) in bezug auf einen Referenzpunkt (O), der zum Beispiel durch ein Gerät (12;112), mit dem das Ziel (C) behandelt wird, gegeben ist, wobei eine Sendeeinrichtung (20; 120) mit einer Strahlenquelle (22; 122) eingesetzt wird, von der Strahlung ausgeht, die ein Bild, zumindest vom Ziel C, erzeugt, das von einer Empfangseinrichtung (30; 130) empfangen werden kann, wobei die Strahlenquelle (22; 122) und die Empfangseinrichtung (30; 130) sich diesseits und jenseits des Ziels (C) befinden, die Position der Quelle (22; 122) in bezug auf den Referenzpunkt (0) bekannt ist und die Lage des Ziels (C) ausgehend von mindestens einem Bild des besagten Ziels (C) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß:

- die Empfangseinrichtung (30; 130) in der Form einer Leiste (32; 132) vorgesehen wird, die eine aktive lineare Anordnung einer Vielzahl von Einzelelementen (e&sub1; bis en) aufweist, die für Strahlen, deren Positionen im Raum bekannt sind, empfindlich sind,

- mindestens eine gleichzeitige Positionsveränderung der Strahlenquelle (22; 122) und der Empfangseinrichtung (30;1 30) um einen gegebenen Abstand durchgeführt wird, der es ermöglicht, ein Strahlenbündel abzugeben, das mindestens den Bereich des Ziels (C) abdeckt, gemäß einer Verschiebung, die aus einer Rotation um eine Achse, die nicht senkrecht zu der durch die aktive lineare Anordnung definierten Linie liegt, und einer Translation gewählt wird, wodurch mindestens ein Bild des Ziels (C) erhalten wird; und

- die Lage des Ziels (C) ausgehend von dem Bild und dem gegebenen Abstand bestimmt wird.

2. Verfähren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Positionsveränderung durch Translation der Strahlenquelle und der zugehören Empfangseinrichtung in mindestens zwei verschiedenen Richtungen oder Neigungen vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man gleichzeitig die Strahlenquelle (22; 122) und die Empfangseinrichtung (30;130) durch Rotation um eine Drehachse verschiebt, die annähernd parallel zu der Linie verläuft, welche durch die vorgenannte lineare aktive Anordnung definiert ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle (120) und die Empfangseinrichtung (130) auf einer einzigen gemeinsamen Halterung (170), vorzugsweise in Form eines C-Armes (172), montiert werden, von dem ein Ende (172a) oberhalb des Ziels und dessen anderes Ende (172b) unterhalb des Ziels angeordnet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Halterung (170) um eine Drehachse (174) drehbar montiert wird, die vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Geräts angeordnet ist, welche üblicherweise durch die Längsachse eines Arbeitstisches (190) zur Abstützung eines nach derselben Längsachse ausgestreckten Patienten definiert wird; wobei diese Drehachse (174) vorzugsweise parallel zur aktiven strahlenempfindlichen Oberfläche (132) der Empfangseinrichtung (130) angeordnet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Halterung (170) in einer zur Drehachse (174) im wesentlichen senkrechten Richtung translatorisch verschoben wird, wobei die Drehachse ihrerseits parallel zur aktiven strahlenempfindlichen Oberfläche (132) der Empfangseinrichtung angeordnet ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der gemeinsamen Halterung (170) translatorisch um einen Abstand verschoben wird, der es ermöglicht, daß Strahlung abgegeben wird, die mindestens den Bereich des Ziels (C) abdeckt; wobei diese translatorische Verschiebung mindestens in zwei verschiedene Richtungen oder Neigungen der gemeinsamen Halterung (170) durchgeführt wird, die man durch einfache Rotation um die Drehachse (174) erhält.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle zur Bilderzeugung eine Röntgenstrahlenquelle ist und die genannte Empfangseinrichtung (30, 130) röntgenstrahlenempfindliche Einzelelemente (e&sub1; bis en) enthält.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle eine Röntgenstrahlenquelle ist und die genannte Empfangseinrichtung (30, 130) mindestens einen röntgenstrahlenempfindlichen Fluoreszenzschirm und für die Fluoreszenzstrahlen dieses Schirms empfindliche Einzelelemente (e&sub1; bis en), z.B. lichtquantenempfindliche Einzelelemente, enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente (e&sub1; bis en) röntgenstrahlenempfindliche Festkörperkomponenten, z. B. Halbleiterelemente, aufweisen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Empfangseinrichtung mit einer bekannten, vorbestimmten Verschiebungsgeschwindigkeit verändert wird; daß für beide Bilder, die aus zwei verschiedenen Winkelpositionen (S&sub1;, S&sub2;) der Strahlenquelle (22) hervorgehen, bestimmt wird, welches Einzelelement das Bild des Ziels (C) empfangen hat, und daß aufgrund der Kenntnis der genauen Position der beiden Einzelelemente (ec1 bzw. eC2), die ausgehend von den zwei Positionen (S&sub1;, S&sub2;) der Strahlenquelle die beiden Bilder des Ziels (C) empfangen haben, die genaue Lage des Ziels (C) im Raum bestimmt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontrollschirm (50), auf den mindestens ein Bild des Bereichs des Ziels (C) projiziert wird, das man bei der Positionsveränderung der Empfangseinrichtung (30) erhält, sowie Mittel (52) zum Anzeigen der Position des Ziels C auf dem Schirm (50) und Rechenmittel (40) vorgesehen werden, mit denen die Position des Ziels C, insbesondere mit den Anzeigemitteln (52), für jedes Bild berechnet werden kann.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kollimatoreinrichtung (60; 160) vorgesehen wird, um die Zone der Strahlen (R&sub1;) im Raum zu beschränken, wodurch die Strahlenbelastung des Patienten reduziert werden kann, und dessen Position vorzugsweise gleichzeitig mit der genannten Strahlenquelle und Empfangseinrichtung verändert wird.

14. Vorrichtung zum Bestimmen der genauen Position eines Ziels (C) in bezug auf einen Referenzpunkt (0), welcher zum Beispiel durch ein Gerät (12, 112), mit dem das Ziel (C) behandelt wird, gegeben ist, mit einer Sendeeinrichtung (20, 120) mit einer Strahlenquelle (22, 122), die eine Strahlung abgibt, um ein Bild zumindest des Ziels (C) zu erzeugen, die von einer Strahlenempfangseinrichtung (30, 130) aufgenommen werden kann, wobei die Quelle (22, 122) und die Empfangseinrichtung (30, 130) diesseits und jenseits des Ziels (C) angeordnet sind und die Position der Quelle in bezug auf den Referenzpunkt (0) bekannt ist und mit Mitteln (40) zur Bestimmung der Position des Ziels (C) ausgehend von wenigstens einem Bild dieses Ziels; dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (30, 130) in Form einer Leiste (32, 132) vorgesehen ist, welche eine lineare aktive Oberfläche aufweist, die durch eine Vielzahl ausgerichteter strahlungsempfindlicher Einzelelemente (e&sub1; bis en gebildet ist, deren Positionen im Raum bekannt sind; und durch Mittel (34, 36, 70, 72; 170) zur gleichzeitigen Positionsveränderung der Stmhlenquelle (22, 122) und der Empfangseinrichtung (30, 130) um einen bekannten Verschiebungsabstand, der es ermöglicht, ein Strahlenbündel abzugeben, das zumindest die Zone des Ziels (C) abdeckt, um zumindest ein Bild des Ziels (C) zu erhalten, wobei die Mittel zur Positionsveränderung so vorgesehen sind&sub1; daß sie wahiweise eine Rotation um eine Achse, die nicht senkrecht zu der durch die genannte lineare aktive Anordnung definierten Linie liegt, und eine Translation durchführen können; wobei die Mittel zur Bestimmung der Position des Ziels (C) Mittel zur Berechnung der Position des Ziels (C), ausgehend von dem erwähnten Bild des Ziels (C) und dem bekannten Abstand der Positionsveränderung, enthalten.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Positionsveränderung (34, 36, 70, 72; 170) so vorgesehen sind, daß sie gleichzeitig die Position der Strahlenquelle (22, 122) und der Empfangseinrichtung (30; 130) mit einer bekannten, vorbestimmten Geschwindigkeit verändern, wobei die Rechenmittel (40) die Position des Ziels (0) zu einem bestimmten Zeitpunkt, ausgehend von der bekannten Zeit und Geschwindigkeit der Positionsveränderung, berechnen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle (120) und die Empfangseinrichtung (130) auf einer gemeinsamen Halterung (170) montiert sind, die vorzugsweise die Form eines C-Arms (172) hat, dessen Enden diesseits und jenseits des Zieles (0) angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Halterung (170) um eine Drehachse (174) drehbar montiert ist, die im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Vorrichtung (100) angeordnet ist, welche allgemein durch die Längsachse eines Arbeitstisches (190) für die Abstützung eines in derselben Längsachse ausgestreckt liegenden Patienten definiert ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Positionsveränderung (34, 36; 70, 72; 170) so vorgesehen sind, daß sie die Position der gemeinsamen Halterung (170) translatorisch in bezug auf das Gestell der Vorrichtung (100) in einer im wesentlichen senkrecht zur empfindlichen aktiven Oberfläche (32, 132) der Empfangseinrichtung (30; 130) verlaufenden Richtung um den gegebenen Abstand so verändern, daß zumindest die Zone des Ziels (C) abgedeckt wird; vorzugsweise mit einer Einrichtung zur Verschiebung, die einen Schlitten (176) aufweist, der auf mindestens einer oder vorzugsweise zwei Führungsschienen (178) verschiebbar montiert ist, die mit dem Gestell der Vorrichtung fest verbunden sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (40) zur Bestimmung der Position der Empfangseinrichtung (30; 130) zu einem gegebenen Zeitpunkt vorgesehen sind, um zu bestimmen, welches Einzelelement zu welchem Zeitpunkt das Bild des Ziels (C) empfangen hat, u. zw. für jedes von zwei Bildern, die von zwei verschiedenen Winkelpositionen (81 und 82) der Strahlenquelle (22) herrühren, sowie dazu, die genaue Lagebestimmung des Ziels (C) im Raum, auf der Grundlage der Kenntnis dieser genauen Position der beiden Einzelelemente (ec1 und ec2), die die beiden Bilder des Ziels C ausgehend von den zwei Positionen der Strahlenquelle empfangen haben, vorzunehmen.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein kontrollschirm (50) vorgesehen ist, auf den mindestens ein Bild der Zone des Ziels (C), das man bei der Positionsveränderung der Empfangseinrichtung (30) erhält, projiziert wird, sowie Mittel (52) zur Anzeige der Position des Ziels 0 auf dem Schirm und Rechenmittel (40), mit denen die Position des Ziels C mit den Anzeigemitteln (52) für jedes Bild errechnet werden kann.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kollimatoreinrichtung (60; 160) vorgesehen ist, die die Beschränkung der Zone der Strahlen (R1) im Raum erlaubt und somit die Strahlenbelastung des Patienten reduziert.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21 dadurch gekennzeichnet&sub1; daß die Strahlenquelle (180) ein Strahlenbündel in einer Anfangsrichtung (182) abgibt, die im wesentlichen senkrecht zu einer Empfangsebene (P) liegt, die durch die genannte lineare aktive Anordnung (32; 132) und die Drehachse (174) definiert ist, wobei eine Reflexionseinrichtung (184) das Strahlenbündel zur Empfangsebene (P) zurücksendet und eine Kollimatoreinrichtung (160) mit einem Spalt (162), der parallel zur Empfangsebene (P) und in einer Richtung, die senkrecht zur Anfangsrichtung des Strahlenbündels liegt, angeordnet ist.

23. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und/oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22 im Rahmen eines Geräts (10; 100), mit dem ein Ziel (C), vorzugsweise durch Stoßwellen, behandelt wird.

24. Verwendung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsgerät ein Gerät ist, mit dem ein Ziel (C) behandelt wird, das aus der Gruppe der Steinleiden, z. B. Nieren- oder Gallensteine, der Gewebe, z.B. gutartige oder bösartige Tumoren, oder Knochen, z. B. Brüche oder osteoporotische Bereiche, gewählt wird.

25. Verwendung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsgerät eine Behandlungseinrichtung (12; 112) mit einem Reflektor (14) in der Form eines Ellipsoidstumpfes, der mit einer Kopplungsflüssigkeit (16) gefüllt ist und einen inneren Brennpunkt (F1) innerhalb dieser Flüssigkeit und einen äußeren Brennpunkt (F2) aufweist, der mit dem zu behandelnden Ziel (C) in Übereinstimmung gebracht werden muß, sowie mindestens zwei beiderseits des inneren Brennpunkts symmetrisch angeordnete Elektroden (13, 15) aufweist, die durch elektrische Entladung in der Kopplungsflüssigkeit (16) die genannten Stoßwellen im inneren Brennpunkt (F1) erzeugen.