DE69917132T2

DE69917132T2 - Vorrichtung and Verfahren zur Simulation von Blutgefässen eines Patienten

Info

Publication number: DE69917132T2
Application number: DE69917132T
Authority: DE
Inventors: Rene Romeas; Yves Lucien Marie Trousset; Laurent Launay; Regis Vaillant
Original assignee: GE Medical Systems SCS
Current assignee: GE Medical Systems SCS
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2019-06-03
Also published as: US6314313B1; JP4303359B2; EP0963735A1; DE69917132D1; JP2000201916A; EP0963735B1; FR2779555B1; FR2779555A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Vorrichtungen, die es ermöglichen, einen Körper oder einen Teil des Körpers von einem Patienten zum Testen einer Röntgeneinrichtung zu simulieren.
Eine Röntgeneinrichtung enthält im Allgemeinen eine Röhre, die die Emission eines Röntgenbündels in einer gegebenen Richtung gestattet, eine Einrichtung zum Positionieren von wenigstens einem Teil von einem Patientenkörper in dem Röntgenbündel und eine Empfangseinrichtung, die die Röntgenstrahlen abtastet, nachdem das Bündel durch den Körperteil des Patienten hindurchgetreten ist. Eine Röntgeneinrichtung benötigt die Steuerung von vielen Parametern, die im Laufe der Zeit abweichen können, was Wartungsarbeiten an regelmäßigen Intervallen erfordert. Die Verringerung in der Qualität der Bilder, die von der Empfangseinrichtung erhalten werden, kann beispielsweise mit leichten Änderungen in der Geometrie der Einrichtung aufgrund von Verschleiß auf den Teilen oder Änderungen in dem die Einrichtung umgebenden Magnetfeld verbunden sein.
Um derartige Abweichungen zu charakterisieren, ist es notwendig, eine Vorrichtung zu erhalten, die es ermöglicht, den Körper von einem Patienten zu simulieren. Die bildliche Darstellung der Simulationsvorrichtung auf einem Schirm erfolgt in einer Weise, die mit derjenigen des Patientenkörpers identisch ist, und sie macht es möglich, mögliche Abweichungen zu zeigen und somit zu ermitteln, ob die Röntgeneinrichtung mit einer größeren Präzision als der erforderlichen minimalen Präzision arbeitet, oder ob, im Gegenteil, die Röntgeneinrichtung eine Wartungsarbeit durchlaufen sollte, um die Präzision der erhaltenen Bilder wiederherzustellen.
Simulationsvorrichtungen dieses Typs sind besonders nützlich auf dem Gebiet der Gefäß-Bildgebung durch Bild-Subtraktion. Bei Blutgefäßen des menschlichen Körpers, die von Natur aus für Röntgenstrahlen durchlässig sind, wird zunächst ein Bild ohne dem Zusatz von einem undurchlässig machenden Pro dukt gemacht, wonach ein undurchsichtig machendes Produkt, beispielsweise auf Jodbasis, in das Patientenblut injiziert wird, das das Blut gegenüber Röntgenstrahlen undurchlässig macht, und dann wird ein zweites Bild gemacht, nachdem das undurchsichtig machende Produkt über das Gefäßnetzwerk des Patienten richtig verteilt worden ist. Die erhaltenen zwei Bilder oder die Serie von Bildern, die durch elektronische Mittel nummeriert sind, wird dann eine Bild-Subtraktion ausgeführt, die es möglich macht, aus dem zweiten Bild die Organe zu entfernen, die in dem ersten sichtbar sind, d. h. die Organe, die auf natürliche Weise bei Röntgenstrahlen sichtbar sind, wie beispielsweise die Knochen usw.
Um den Körper oder einen Teil des Körpers von einem Patienten zu simulieren, ist es möglich, ein Netzwerk von flexiblen Leitungen zu verwenden, durch die zunächst Wasser, das gegenüber Röntgenstrahlen quasi-transparent ist, hindurchgeleitet wird, um die erste Bildgewinnung auszuführen, durch die dann Wasser, dem ein undurchsichtig machendes Produkt, im Allgemeinen Jod, zugesetzt wird, bevor die zweite Bildgewinnung ausgeführt wird. Als nächstes wird die Bild-Subtraktion ausgeführt, um den Flüssigkeitskreis bildlich darzustellen und zu ermitteln, ob die Röntgeneinrichtung richtig eingestellt ist oder, umgekehrt, ob das erhaltene Bild Unvereinbarkeiten relativ zum Flüssigkeitskreis hat, dessen Geometrie bekannt ist. Jedoch erfordert eine Vorrichtung dieses Typs die Verwendung von einer Flüssigkeit, die ihre Handhabung verkompliziert. Das Jod, das als ein undurchsichtig machendes Produkt verwendet ist, kann helle Flecken bewirken, und macht es notwendig, den Flüssigkeitskreis nach seiner Benutzung vollständig zu waschen. Die Handhabung dieser Simulationsvorrichtungen ist deshalb kompliziert, ungeschickt, zeitraubend und deshalb kostspielig.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Simulationsvorrichtung bereitzustellen, die einfach zu handhaben ist und keinerlei Modifikation der bekannten Röntgeneinrichtung erfordert, während sie an verschiedene Typen von Röntgeneinrichtungen anpassbar ist.
Die Vorrichtung zum Simulieren eines Patientenkörpers sorgt für das Testen von einer Gefäß-Röntgeneinrichtung des Typs, der eine Einrichtung zum Emittieren eines Röntgenbündels, eine Einrichtung zum Empfangen des Röntgenbündels, eine Einrichtung zum bildlichen Darstellen der erhaltenen Bilder und eine Einrichtung enthält zum Steuern der Injektion der undurchsichtig machenden Flüssigkeit in die Gefäße des Patienten.
Gemäß einem ersten Aspekt enthält die Simulationsvorrichtung ein stationäres Teil zum Simulieren der Patientenknochen und von weichen Geweben und ein sich bewegendes Teil zum Simulieren der undurchsichtig gemachten Blutgefäße des Patienten, um so in der Lage zu sein, wenigstens eine Gewinnung von einem Bild des stationären Teils alleine und wenigstens eine Gewinnung des Bildes von dem stationären Teil und dem sich bewegenden Teil zusammen auszuführen und um ein Bild von dem sich bewegenden Teil durch Bild-Subtraktion zu erhalten. Ein wichtiger Vorteil der Simulationsvorrichtung besteht darin, dass sie nicht die Verwendung von schwierig zu handhabenden, undurchsichtig machenden Produkten erfordert und sie trocken, ohne die Verwendung von Wasser, verwendet werden kann.
Vorteilhafter Weise enthält die Simulationsvorrichtung eine Einrichtung zum Bewegen des sich bewegenden Teils zwischen einer Position außerhalb des Röntgenbündels und einer Position innerhalb des Röntgenbündels. Die sich bewegende Einrichtung ist vorzugsweise in der Lage, durch die Einrichtung zum Steuern der Injektion der undurchsichtig machenden Flüssigkeit gesteuert zu werden. Die sich bewegende Einrichtung kann ein pneumatisches Stellglied, von dem das eine Ende einstückig mit dem stationären Teil ist, und von dem das andere Ende einstückig mit dem sich bewegenden Teil ist, eine Leitung zum Zuführen von Luft zu dem Stellglied und eine Spritze enthalten, die mit der Versorgungsleitung des Stellgliedes verbunden ist. Die Spritze kann innerhalb der Einrichtung zum Steuern der Injektion der undurchsichtig machenden Flüssigkeit in die Patientengefäße angeordnet sein.
Vorzugsweise ist die Spritze mit Luft auf Atmosphärendruck gefüllt.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat das stationäre Teil eine Hohlform und ist aus Plexiglas hergestellt. Es kann auch aus Polycarbonat oder irgendeinem anderen Material vergleichbarer Dichte hergestellt sein.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das sich bewegende Teil innerhalb des stationären Teils angeordnet und aus einer Metalllegierung auf einer Kunststoffunterlage hergestellt.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zum Simulieren eines Patientenkörpers zum Testen einer Gefäß-Röntgeneinrichtung des Typs, der eine Einrichtung zum Emittieren eines Röntgenbündels, eine Einrichtung zum Empfangen des Röntgenbündels, eine Einrichtung zum bildlichen Darstellen der erhaltenen Bilder und eine Einrichtung aufweist zum Steuern der Injektion der undurchsichtig machenden Flüssigkeit in die Patientengefäße, bei dem wenigstens eine Gewinnung von Bildern von einem stationären Teil zum Simulieren der Patientenknochen und weichen Geweben und wenigstens eine Gewinnung von Bildern des stationären Teils und eines sich bewegenden Teils zum Simulieren der undurchsichtig gemachten Blutgefäße des Patienten ausgeführt werden, und ein Bild des sich bewegenden Teils wird durch Bild-Subtraktion erhalten.
Die Simulationsvorrichtung kann durch die Röntgeneinrichtung gesteuert werden, indem eine mit Luft gefüllte Spritze in die Einrichtung zum Steuern der Injektion von undurchsichtig machender Flüssigkeit eingebaut wird. Wenn die Spritze betätigt wird, wird die in ihr enthaltene Luft in die Leitung gedrückt und dann in eine Kammer von dem pneumatischen Stellglied, wodurch das sich bewegende Teil von der einen Position in die andere Position bewegt wird. Eine Bewegung der Spritze in der entgegengesetzten Richtung bewirkt, dass sich das stationäre Teil in der entgegengesetzten Richtung bewegt.
Die Simulationsvorrichtung kann deshalb durch die Röntgeneinrichtung ohne jede Modifikation an der Letzteren oder durch irgendeinen Zusatz von elektronischen Mitteln gesteuert werden, die komplex und kostspielig sein könnten.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Einzelheiten anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine schematische Seitenansicht von der Simulationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, wobei sich das bewegende Teil in einer ersten Position befindet, und
2 eine ähnliche Ansicht wie 1 ist, wobei sich das bewegende Teil in einer zweiten Position befindet.
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, enthält die Simulationsvorrichtung ein hohles stationäres Teil 1, das aus Plexiglas hergestellt ist und mit einer zylindrischen Seitenwand 1a, einer abgerundeten Bodenwand 1b und einer ebenen Deckwand 1c versehen ist. Plexiglas ist ein Material, das es möglich macht, die weichen Gewebe von einem Patientenkörper zu simulieren; andere Materialien mit höherer Dichte könnten vorgesehen sein, um die Knochen zu simulieren.
Die Simulationsvorrichtung enthält ein sich bewegendes Teil 2, das aus Metalllegierungsdrähten auf einer Kunststoffunterlage hergestellt ist, die gegenüber den Strahlen nicht sehr absorbierend ist, eine etwa kugelförmige Form hat und halbkreisförmige Teil 3 aufweist, die sich von dem unteren Pol von dem sich bewegenden Teil 2 zu dem oberen Pol erstrecken. An jedem Pol ist ein Trägerstück 4 vorgesehen, an dem die Teile 3 befestigt sind. Ein Netzwerk von Metalldrähten 5 ist um die Teile 3 herum befestigt.
Auf der Deckwand 1c von dem stationären Teil 1 ist ein pneumatisches Stellglied 6 angeordnet, das ein stationäres Element, das einen Zylinder 7 bildet, und eine sich bewegende Stößelstange 8 aufweist, die durch die Deckwand 1c hindurchfährt und mit dem Trägerstück 4 von dem oberen Pol des bewegbaren Teils 2 einstückig ist. Das Stellglied 6 kann einzeln-wirkend oder doppelt-wirkend sein. Wie es dargestellt ist, ist das Stellglied 6 doppelt-wirkend und hat infolgedessen eine untere Öffnung 9 und eine obere Öffnung 10. Jedoch ist die untere Öffnung 9 gegenüber der umgebenden Atmosphäre offen gelassen und es wird nur die obere Öffnung 10 benutzt. Somit verhält sich das Stellglied 6 wie ein einzeln-wirkendes Stellglied. Eine flexible Luftleitung 11 ist an dem einen Ende mit der oberen Öffnung 10 von dem Stellglied 6 verbunden und an dem anderen Ende, nicht dargestellt, mit einer üblichen Spritze.
Das stationäre Teil 1 weist auch einen Mechanismus 12 zum Druckausgleich zwischen der Innenseite von dem stationären Teil 1 und der umgebenden Atmosphäre auf. Der Druckausgleichsmechanismus 12 kann die Form von einer flexiblen Membran oder eines Loches mit einem sehr kleinen Durchmesser haben.
Wie in 1 zu sehen ist, befindet sich die Stange 8 in der zurückgezogenen Position, und das sich bewegende Teil 2 befindet sich in dem oberen Teil von dem feststehenden Teil 1. Das Röntgenbündel 13 ist durch mehrere gepunktete Linien dargestellt. Es ist ersichtlich, dass sich das bewegende Teil 2 außerhalb des Röntgenbündels 13 befindet.
Es kann auch gesehen werden, dass der untere Teil von dem stationären Teil 1 von einem Element 14 umgeben ist. Dieses Element 14, dessen Vorhandensein optional ist, macht es möglich, die Patientenknochen und die weichen Gewebe besser zu simulieren, indem die Dicke des Stoffes vergrößert wird, durch den die Röntgenstrahlen hindurchtreten.
Wenn sich die Simulationsvorrichtung in der Position gemäß 1 befindet, wird eine erste Bildgewinnung oder eine Serie von Bildgewinnungen ausgeführt, die es möglich macht, das stationäre Teil 1 bildlich darzustellen, möglicherweise ausgerüstet mit seinem Element 14. Als nächstes betätigt eine Bedienungsperson die mit der flexiblen Leitung 11 verbundene Spritze, indem die in der Spritze befindliche Luft herausgedrückt wird. Dieser Vorgang wird vorzugsweise automatisch ausgeführt. Die Luft strömt durch die flexible Leitung 11 in den Zylinder 7 von dem Stellglied 6 und versucht die Stange 8 anzutreiben, wodurch das sich bewegende Teil 2 sich in die in 2 dargestellte Position bewegt.
Somit bewegt sich das sich bewegende Teil in das Röntgenbündel 13 hinein. Es ist dann möglich, eine zweite Bildgewinnung oder eine Serie von Bildgewinnungen auszuführen, wodurch es möglich wird, das stationäre Teil 1, das sich bewegende Teil 2 und das möglicherweise vorhandene Element 14 bildlich darzustellen. An den Bildern, die durch Rechenmittel der Röntgeneinrichtung, nicht dargestellt, nummeriert sind, wird dann eine Bild-Subtraktionsoperation ausgeführt, die es möglich macht, eine bildliche Darstellung von dem sich bewegenden Teil 2 alleine zurückzubehalten. Die Betrachtung des somit erhaltenen Bildes des bewegbaren Teils 2 macht es möglich zu folgern, ob die Röntgeneinrichtung richtig kalibriert ist oder ob sie eine Wartungsarbeit durchlaufen sollte, um sie zu ihrer gewünschten Präzision zurückzubringen. In der Wirkung hat das Bild des sich bewegenden Teils 2, wenn die Einrichtung unrichtig kalibriert ist, eine gewisse Anzahl von Defekten, wie beispielsweise Verwischungen, Formdeformationen, usw.
Der übliche Typ der Spritze, die die Bewegung des Stellgliedes 6 steuert, ist in einem Teil von der Röntgeneinrichtung angeordnet, der verwendet ist, um die Injektion der undurchsichtig machenden Flüssigkeit in die Blutströmung des Patienten zu steuern und zu betätigen. Dieser steuernde und betätigende Teil weist einen Spritzenbehälter, in dem der Zylinder der Spritze auf einfache Weise verriegelt werden kann, und ein Stellglied auf, das es einstückig mit dem Stößel der Spritze macht, so dass das Stellglied die Bewegung des Stößels der Spritze steuern und infolgedessen die Bewegung des sich bewegenden Teils 2 der Simulationsvorrichtung steuern kann.
Dieses Stellglied wird automatisch gesteuert durch elektronische Mittel der Röntgeneinrichtung, um die verschiedenen Bildgewinnungen ohne, dann mit, einem undurchsichtig machenden Produkt im Falle eines Patienten auszuführen und mit dem sich bewegenden Teil 2 in der oberen Stellung, dann in der unteren Stellung, im Falle der Simulationsvorrichtung. Somit kann die Simulationsvorrichtung gesteuert werden durch bestehende Elemente der Röntgeneinrichtung, und zwar ohne irgendwelche Modifikationen an der Letzteren.
Die Erfindung stellt eine Vorrichtung bereit, die auch "Phantom" genannt wird, zum Simulieren eines Teils von einem Patientenkörper und ermöglicht, eine Röntgeneinrichtung mit einer einfachen Arbeit zu testen, ohne Handhabung eines undurchsichtig machenden Produktes und, im Allgemeinen, ohne Handhabung irgendeiner Flüssigkeit. Es ist jedoch auch möglich, den Innenraum von dem stationären Teil 1 mit einer Flüssigkeit (Wasser) zu füllen, um die weichen Gewebe besser zu simulieren, die die Blutgefäße umgeben. In jedem Fall wird die Simulation als eine Folge der Bewegung von einer festen Struktur erreicht, die Blutgefäße simuliert.

Claims

Vorrichtung zum Simulieren eines Patientenkörpers zum Testen einer Gefäß-Röntgeneinrichtung enthaltend eine Einrichtung zum Emittieren eines Röntgenbündels, eine Einrichtung zum Empfangen des Röntgenbündels, eine Einrichtung zum Darstellen der erhaltenen Bilder und eine Einrichtung zum Steuern einer Injektion einer undurchsichtig machenden Flüssigkeit in die Gefässe des Patienten, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein stationäres Teil (1) zum Simulieren der Knochen und der weichen Gewebe des Patienten und ein sich bewegendes zweites Teil (2) aufweist zum Simulieren der undurchsichtig gemachten Blutgefässe des Patienten, um so wenigstens eine Gewinnung eines Bildes von dem stationären Teil alleine und wenigstens eine Gewinnung eines Bildes von dem stationären Teil und dem sich bewegenden Teil zusammen ausführen zu können und ein Bild von dem sich bewegenden Teil durch Bildsubtraktion zu erhalten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Einrichtung zum Bewegen des sich bewegenden Teils zwischen einer Position ausserhalb des Röntgenbündels und einer Position innerhalb des Röntgenbündels vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Bewegungseinrichtung durch die Einrichtung zum Steuern der Injektion der undurchsichtig machenden Flüssigkeit gesteuert werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Bewegungseinrichtung ein pneumatisches Stellglied, von dem das eine Ende einstückig mit dem stationären Teil ist und das andere Ende einstückig mit dem sich bewegenden Teil ist, eine Leitung (11) zum Zuführen von Luft zu dem Stellglied und eine Spritze auf weist, die ebenfalls mit der Zufuhrleitung des Stellgliedes verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Spritze in der Einrichtung zum Steuern der Injektion der undurchsichtig machenden Flüssigkeit in die Gefässe des Patienten angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Spritze mit Luft gefüllt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das stationäre Teil eine Hohlform hat und aus Plexiglas, Polycarbonat oder einem anderen Material vergleichbarer Dichte hergestellt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das sich bewegende Teil innerhalb des stationären Teils angeordnet ist und aus einer Metalllegierung hergestellt ist.
Verfahren zum Simulieren eines Patientenkörpers zum Testen einer Gefäß-Röntgeneinrichtung enthaltend eine Einrichtung zum Emittieren eines Röntgenbündels, eine Einrichtung zum Empfangen des Röntgenbündels, eine Einrichtung zum Darstellen der erhaltenen Bilder und eine Einrichtung zum Steuern einer Injektion einer undurchsichtig machenden Flüssigkeit in die Gefässe des Patienten, wobei wenigstens eine Gewinnung von Bildern von einem stationären Teil zum Simulieren der Knochen und weichen Gewebe des Patienten und wenigstens eine Gewinnung von Bildern von einem stationären Teil und einem sich bewegenden Teil zum Simulieren der undurchsichtig gemachten Blutgefässe des Patienten erhalten werden und ein Bild von dem sich bewegenden Teil durch Bildsubtraktion erhalten wird.