WO2011107575A1 - Medizinische untersuchungs- und/oder behandlungsvorrichtung - Google Patents

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WO2011107575A1 PCT/EP2011/053256 EP2011053256W WO2011107575A1 WO 2011107575 A1 WO2011107575 A1 WO 2011107575A1 EP 2011053256 W EP2011053256 W EP 2011053256W WO 2011107575 A1 WO2011107575 A1 WO 2011107575A1
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Definitions

  • Medical examination and / or treatment device The invention relates to a medical examination ⁇ and / or treatment device for performing image recordings and / or radiation or instrument-based treatments in an examination or treatment region comprising an image pickup means and / or a pharmaciesmit- tel and a patient table ,
  • image recordings are frequently carried out with a wide variety of modalities, such as X-ray equipment, ultrasound equipment, PET equipment and the like, or interventional treatments, for example robotically controlled.
  • modalities such as X-ray equipment, ultrasound equipment, PET equipment and the like
  • interventional treatments for example robotically controlled.
  • the examination or treatment so for example, the image recording or interventional procedure, is actually carried out in the correct body part, that is, that the patient is correctly positioned relative to the image capture or treatmen ⁇ development means.
  • the patient is often fixed, which is sometimes unpleasant for the patient.
  • the invention is therefore based on the problem to provide a medical ⁇ African examination and / or treatment device, which allows improved position control of the patient.
  • a medical examination and / or treatment device of the type mentioned in the introduction provides for a detection means for determining the position of a patient located on the patient table comprising a radiation transmitter irradiating the patient in at least one area and emitting terahertz radiation , at least one reflected Terahertz radiation detecting radiation receiver as well as the receiver signals supplied by the radiation receiver-processing processing means is provided, wherein the processing means based on the receiver signals a ber Colour the 0 of the irradiated patient area facing depicting ⁇ lung generated and determined from this the position of the patient area relative to the examination or treatment region is.
  • a position detection means which operates on a transmitter-receiver base.
  • the transmit emitted terahertz radiation is reflected from the patient, the receiver detects the terahertz radiation reflected and provides corresponding Emp ⁇ catcher signals fürverar ⁇ beitet in a processing means.
  • the terahertz radiation which comprises a frequency spectrum of about 150 GHz-10 THz, penetrates with particular advantage not or only insignificantly in the patient, so it is superficially or near the surface reflected.
  • the reflected in its frequency or amplitude varied reflexionsbe ⁇ dingt signal consequently represents the irradiated upper ⁇ surface of the patient.
  • Terahertz images can thus be generated by the processing means of the receiver signals, based on which the processing means (using suitable algorithms such as edge or region-based algorithms), pattern recognition method, and the like throughput are performed by optionally further conducted image processing ⁇ steps such as one or more segmentations to automatically determine the exact patient area geometry from the surface image. From this, consequently, information about the position or position of the patient with respect to the examination or treatment area known in his position can be detected.
  • the processed beitungssch determined from the surface showing how the patient area looks like or what it is, and checks whether it is dealing with the defined user side before loading ⁇ rich, which is to examine or treat. is Thus, knowing which area it is, it can be recognized whether the position of the patient is correct or not.
  • the surface of the patient area is very well suited for positioning because it provides a very accurate image of the patient.
  • no radiation exposure is associated with the use of the Tehrahertzstrahlung, as they are given, for example, if an X-ray image for determining the position is performed before when X-ray ⁇ gene recordings.
  • Another advantage is the fact that the terahertz images can of course be continuously recorded, so therefore a continuous position control is possible.
  • the clothing worn by the patient is transparent to the terahertz radiation, and therefore does not interfere, so that in any case the surface images suitable according to the invention can be taken up.
  • any movements or changes in position of the patient can be detected by simple comparison of the continuously recorded surface images and, if necessary, can be governed by them.
  • 3D representation of the patient area can be generated and based on the 3D representation, the position of the patient area relative to the examination or treatment area can be determined. If two 3D surface images can be generated when using a radiation emitter and a radiation receiver, the use of a radiation receiver and at least two radiation receivers arranged at different positions makes it possible to generate or to reconstruct 3D surface representations of the patient area. It is therefore proposed to create a 3D surface representation using stereographic image processing techniques, a stereographic arrangement of radiation- ⁇ catcher. A three-dimensional representation allows an even better geometry determination and position determination.
  • the radiation transmitter and the radiation receiver (s) can be arranged on the device itself, it is also conceivable to position the transmitter and the receiver adjacent to the device. Of course, it is also conceivable, for example, to position the radiation transmitter on the device and the receiver device outside or vice versa. Any arrangement is possible as long as good area irradiation and good reception of the reflected terahertz radiation is possible.
  • an expedient development of the invention provides that in or on the patient. at least one marking is provided at least one of the terahertz radiation which is at least partially absorbing or reflecting upon irradiation by the radiation transmitter, the position of the marking in the coordinate system shown in FIG.
  • At least one marker with a specific geometric structure that absorbs or reflects terahertz radiation is embedded in the patient table.
  • the captured with the Tera Hertz ⁇ radiation receiver picture shows the patient's area and the patient table, se at least austheseswei-, with absorbing or reflecting marker.
  • the mark is formed from very accurately and with defined contrast in the image and can with suitable Jardinverarbei ⁇ processing means (segmentation, pattern recognition etc.) are determined.
  • the relative position of the patient area to the marker can now also be determined via suitable further image processing options.
  • the position of the patient table in the coordinate system of the examination and / or treatment device is known, it is now possible from the additional knowledge of the relative patient area position to the marking, which thus represents a reference point, and the position of the marking in the room itself the position of the patient in the coordinate system of the examination and / or treatment device can be calculated. Since the position of the mark does not change during the examination or treatment, after the table is usually not moved, the mark thus a not changing during the process reference point in Ko ⁇ ordinate system of examination and / or treatment apparatus is, in relation to which the patient position determination can take place.
  • a mark have preferably ⁇ , on a defined 3D geometry, so that from the results shown in the image marking geometry any Tischstel- payments, so tilts or twists, can be detected.
  • any receiver that provides a signal when detecting a terahertz radiation but also suitable cameras that are sensitive in this frequency range can be used.
  • the invention also relates to a procedural ren for determining the position of a patient relative to an examination and / or treatment area of an image pickup means and / or a treatment agent of a medi ⁇ zinischen examination and / or treatment device ,
  • the process is characterized is that irradiated with a terahertz radiation emitting radiation emitter a portion of the patient and detected by a Strahlungsempfän ⁇ gers reflected terahertz radiation, and that irradiated using the information supplied by the receiver receiver signals an the surface of the loading by means of a processing means Patient area showing representation is generated and from this, the position of the patient area is determined relative to the examination and / or treatment area.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a medical examination and / or treatment device according to the invention of a first embodiment
  • FIG. 2 shows a medical examination and / or treatment device according to the invention of a second embodiment.
  • Fig. 1 shows an inventive medicalomme ⁇ ceutical and / or treatment device 1 in the form of a pure basic diagram.
  • the examination and / or treatment apparatus 1 has, by way of example, an X-ray image recording means 2, comprising, for example, the X-ray source shown here and an X-ray detector (not shown here).
  • this X-ray image recording device it is possible to record X-ray images of the patient 4 located on a patient table 3.
  • a detection means 7 is provided by recording and evaluating surface images the patient 4 allows an exact position determination.
  • the detection means comprises a radiation transmitter 8, which emits terahertz radiation 9, represented by the fan beam, on the patient 4. Also provided in the example shown are two radiation receivers 10, which are arranged offset from one another.
  • the terahertz radiation applied by the radiation transmitter 8 is reflected by the surface 11 of the patient 4, that is to say that it does not penetrate the patient by wavelength or does not penetrate it insignificantly.
  • the reflected terahertz radiation 12 is received by the respective radiation receiver 10.
  • Each radiation receiver 10 consequently supplies corresponding receiver signals to a processing means 13 belonging to the detection means 7, which processes the receiver signals and uses them to determine surface images which highly accurately map the surface 11 of the patient which was occupied by the emitted terrestrial radiation 9.
  • the processing means 13 is now determined by appropriate image processing algorithms such as ⁇ segmentation algorithms, pattern recognition algorithms, etc., the exact geometry of the surface. From this geometric information relating to this recorded patient table can now turn the control device 14, which controls the operation of the examination and / or treatment device, in this case for example, the operation of the X-ray image recording device 2, the Determining the position of the patient relative to the examination and / or treatment area 5, thus recognizing from the surface information or geometry information, whether the previously defined desired area to be examined or treated is actually in the examination and / or treatment area 5, or whether it is still another area that has a different geometry, which does not correspond to the area geometry that has to be handled ⁇ area.
  • appropriate image processing algorithms such as ⁇ segmentation algorithms, pattern recognition algorithms, etc.
  • the examination or treatment can be started. Implies that there are no correct positioning is still present, the patient table 3 can be moved according to the patient 4 to correctly po ⁇ sitionieren.
  • the position ⁇ specifications can be continuous, that is, continuously always a position control can be carried out during the examination or treatment.
  • the control unit 14 can intervene immediately and, for example, carry out a tracking of the table or intervene in the examination or treatment process.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of an inventive examination and / or treatment device 1, wherein the same reference numerals are used for the same components.
  • a patient table 3 on which a patient is 4, as well as a detecting means 7 to ⁇ collectively a radiation emitter 8, of the terahertz radiation advantage emit, and in the illustrated example, only one radiation receiver 10, which receives the reflected terahertz radiation 12th
  • the processing means 13 generates a surface ⁇ image with respect to the geometry of the irradiated patient ten Schemes is evaluated, the corresponding Geometriein ⁇ formations are given to the controller 14 which determines therefrom the position.
  • a radiation receiver is provided le ⁇ diglich 10, and therefore the geometry determination is made on the basis of a 2D image. Even ⁇ course, it is conceivable to provide also two stereoscopically located radiation receiver 10, as also in the embodiment of Fig. 1, only one radiation receiver 10 may be provided.
  • a plurality of markings 15 are provided on or in the patient table 3, which either absorb or reflect the terahertz radiation 9, which also impinges on them with a corresponding design of the beam cone.
  • the table 3 Since the table 3 is moved by motor, it is possible in a simple manner to determine the absolute position of the markers 15 in the coordinate system of the examination and / or treatment device 1. That is, their absolute position coordinates are known by the processing means 13.
  • the processing means 13 is now by means of suitable image processing algorithms in a position on the one hand Mar- markings in the image exactly to detect, for example by ge ⁇ suitable edge detection algorithms or region-based algorithms or the like. Furthermore, the patient's geometry is determined and the relative position of the patient ⁇ range, so the geometry of the marks or chendarwolf shown in of surface 15.
  • the known position coordinates of the markings 15 in the coordinate system of the examination and / or treatment device 1 now make it possible to determine exact position coordinates of the determined geometry of the patient area, ie the patient himself, in the coordinate system of the examination and / or treatment device.
  • This means that the exact spatial position of the patient or of the scanned patient area is also known in absolute co-ordinates of the co-ordinate system of the examination and / or treatment apparatus .

Abstract

Medizinische Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung Medizinische Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung zur Durchführung von Bildaufnahmen und/oder strahlungs- oder instrumentenbasierten Behandlungen in einem Untersuchungs- oder Behandlungsbereich, umfassend ein Bildaufnahmemittel und/oder ein Behandlungsmittel sowie einen Patiententisch, wobei ein Erfassungsmittel (7) zur Bestimmung der Position eines auf dem Patiententisch (3) befindlichen Patienten (4) umfassend einen den Patienten (4) in zumindest einem Bereich bestrahlenden Strahlungssender (8), der Terahertzstrahlung (9) emittiert, wenigstens einen reflektierte Terahertzstrahlung (12) erfassenden Strahlungsempfänger (10) sowie ein die vom Strahlungsempfänger (10) gelieferten Empfängersignale verarbeitendes Verarbeitungsmittel (13) vorgesehen ist, wobei mit dem Verarbeitungsmittel (13) anhand der Empfängersignale eine die Oberfläche des bestrahlten Patientenbereichs zeigende Darstellung erzeugbar und aus dieser die Position des Patientenbereichs relativ zu dem Untersuchungs- oder Behandlungsbereich (5) bestimmbar ist.

Description

Beschreibung
Medizinische Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine medizinische Untersuchungs¬ und/oder Behandlungsvorrichtung zur Durchführung von Bildaufnahmen und/oder strahlungs- oder instrumentenbasierten Behandlungen in einem Untersuchungs- oder Behandlungsbereich, umfassend ein Bildaufnahmemittel und/oder ein Behandlungsmit- tel sowie einen Patiententisch.
Im Rahmen der Durchführung medizinisch indizierter Untersuchungen oder Behandlungen werden häufig Bildaufnahmen mit verschiedenartigsten Modalitäten wie Röntgeneinrichtungen, Ultraschalleinrichtungen, PET-Einrichtungen und Ähnlichem, oder interventionelle Behandlungen, beispielsweise roboterge¬ steuert, durchgeführt. Hierzu ist sicherzustellen, dass die Untersuchung oder Behandlung, also beispielsweise die Bildaufnahme oder der interventionelle Eingriff, auch tatsächlich im richtigen Körperbereich durchgeführt wird, das heißt, dass der Patient korrekt bezüglich des Bildaufnahme- oder Behand¬ lungsmittels positioniert ist. Hierzu wird, vor allem wenn längere Untersuchungen oder Behandlungen anstehen, der Patient häufig fixiert, was für den Patienten aber mitunter unan- genehm ist.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine medizi¬ nische Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung anzugeben, die auf verbesserte Weise eine Positionskontrolle des Patienten ermöglicht.
Zur Lösung dieses Problem ist bei einer medizinischen Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Erfassungs- mittel zur Bestimmung der Position eines auf dem Patiententisch befindlichen Patienten umfassend einen den Patienten in zumindest einem Bereich bestrahlenden Strahlungssender, der Terahertzstrahlung emittiert, wenigstens einen reflektierte Terahertzstrahlung erfassenden Strahlungsempfänger sowie ein die vom Strahlungsempfänger gelieferten Empfängersignale verarbeitendes Verarbeitungsmittel vorgesehen ist, wobei mit dem Verarbeitungsmittel anhand der Empfängersignale eine die 0- berfläche des bestrahlten Patientenbereichs zeigende Darstel¬ lung erzeugbar und aus dieser die Position des Patientenbereichs relativ zu dem Untersuchungs- oder Behandlungsbereich bestimmbar ist. Bei der erfindungsgemäßen Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung kommt mit besonderem Vorteil ein Positions- erfassungsmittel zum Einsatz, das auf einer Sender-Empfänger- Basis arbeitet. Der Sende emittiert Terahertzstrahlung, die vom Patienten reflektiert wird, der Empfänger erfasst die re- flektiert Terahertzstrahlung und liefert entsprechende Emp¬ fängersignale, die in einem Verarbeitungsmittel weiterverar¬ beitet werden. Die Terahertzstrahlung, die ein Frequenzspektrum von ca. 150 GHz-10 THz umfasst, dringt mit besonderem Vorteil nicht oder nur unwesentlich in den Patienten ein, wird also oberflächlich oder oberflächennah reflektiert. Das reflektierte, in seiner Frequenz oder Amplitude reflexionsbe¬ dingt variierte Signal bildet folglich die bestrahlte Ober¬ fläche des Patienten ab. Aus den Empfängersignalen können folglich Terahertz-Bilder seitens des Verarbeitungsmittels erzeugt werden, anhand welcher das Verarbeitungsmittel durch gegebenenfalls weiterhin durchgeführte Bildverarbeitungs¬ schritte wie eine oder mehrere Segmentationen (unter Verwendung geeigneter Algorithmen wie kanten- oder regionenbasierte Algorithmen) , Mustererkennungsverfahren und Ähnliches durch- geführt werden, um die exakte Patientenbereichsgeometrie aus dem Oberflächenbild automatisch zu bestimmen. Hieraus können folglich Informationen über die Lage respektive Position des Patienten bezüglich des in seiner Lage bekannten Untersuchungs- oder Behandlungsbereichs erfasst werden. Das Verar- beitungsmittel ermittelt anhand der Oberflächendarstellung, wie der Patientenbereich aussieht bzw. welcher es ist, und prüft, ob es sich um den vor nutzerseitig definierten Be¬ reich, der zu untersuchen bzw. behandeln ist, handelt. Ist bekannt, welcher Bereich es ist, kann folglich erkannt werden, ob die Position des Patienten korrekt ist oder nicht. Die Oberfläche des Patientenbereichs eignet sich sehr gut zur Positionsbestimmung, da sie eine sehr genaue Abbildung des Patienten liefert. Insbesondere sind durch Verwendung der Te- rahertzstrahlung keine Strahlenbelastungen verbunden, wie sie beispielsweise gegeben sind, wenn bei Durchführung von Rönt¬ genaufnahmen zuvor ein Röntgenbild zur Positionsermittlung durchgeführt wird. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Terahertz-Bilder selbstverständlich kontinuierlich aufgenommen werden können, mithin also eine kontinuierliche Positionskontrolle möglich ist. Vorteilhaft ist ferner, dass die vom Patienten getragene Kleidung für die Terahertzstrahlung transparent ist, mithin also nicht stört, so dass in je- dem Fall die erfindungsgemäß zweckmäßigen Oberflächenbilder aufgenommen werden können.
Weiterhin können etwaige Bewegungen oder Positionsänderungen des Patienten durch einfachen Vergleich der kontinuierlich aufgenommenen Oberflächenbilder erkannt und sofern nötig darauf regiert werden.
Die ermittelte Patientenposition (sofern diese unmittelbar im Verarbeitungsmittel bestimmt wird) oder aber das erzeugte 0- berflächenbild respektive etwaige hieraus extrahierte Infor¬ mationen zur Patientengeometrie werden in jedem Fall der Steuerungseinrichtung der Vorrichtung gegeben, die den Betrieb des Bildaufnahmemittels und/oder des Behandlungsmittels steuert. Ergibt sich aus einem Positionsvergleich, dass der Patient korrekt relativ zum Untersuchungs- und/oder Behand¬ lungsbereich positioniert ist, kann die Untersuchung oder Behandlung begonnen bzw. bei kontinuierlicher Überwachung fortgesetzt werden. Ergibt sich eine Fehlpositionierung, so können, wenn die Behandlung noch nicht begonnen hat, entspre- chende Vorkehrungen zur Korrektur der Position oder, wenn die Behandlung bereits läuft, Vorkehrungen zur Repositionierung oder im Bedarfsfall auch der temporäre Abbruch der Untersu¬ chung und/oder Behandlung vorgenommen werden. Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, zwei oder mehr an verschiedenen Positionen angeordnete Strahlungsempfänger zu verwenden, wobei mit dem Verarbei- tungsmittel anhand der verschiedenen Empfängersignale eine
3D-Darstellung des Patientenbereichs erzeugbar und anhand der 3D-Darstellung die Position des Patientenbereichs relativ zu dem Untersuchungs- oder Behandlungsbereich bestimmbar ist. Wenn bei Verwendung eines Strahlungssenders und eines Strah- lungsempfängers zwei 3D-Oberflächenbilder erzeugt werden können, ermöglicht der Einsatz eines Strahlungsempfängers und wenigstens zweier an verschiedenen Positionen angeordneter Strahlungsempfänger die Erzeugung respektive Rekonstruktion von 3D-Oberflächendarstellungen des Patientenbereichs. Es wird also eine stereographische Anordnung der Strahlungsemp¬ fänger vorgeschlagen, um unter Verwendung stereographischer Bildverarbeitungstechniken eine 3D-Oberflächendarstellung zu erzeugen. Eine dreidimensionale Darstellung lässt eine noch bessere Geometriebestimmung und Positionsermittlung zu.
Der Strahlungssender und der oder die Strahlungsempfänger können dabei an der Vorrichtung selbst angeordnet sein, denkbar ist es auch, den Sender und die Empfänger benachbart zur Vorrichtung zu positionieren. Selbstverständlich ist es auch denkbar, beispielsweise den Strahlungssender an der Vorrichtung und die Empfänger vorrichtungsextern zu positionieren oder umgekehrt. Jedwede Anordnung ist möglich, so lange eine gute Bereichsbestrahlung und ein guter Empfang der reflektierten Terahertzstrahlung möglich ist.
Um die absolute Patiententischposition zu bestimmen, ist es üblich, die Tischbewegung beispielsweise über mechanische Zähler, die die Verschiebelänge des Tischs erfassen, oder e- lektrische Positionsmessmittel zu bestimmen. Um nun auf ein- fache Weise auch die Patientenposition in Form von Absolutkoordinaten im Koordinatensystem der Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung bestimmen zu können, sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vor, dass im oder am Pati- ententisch wenigstens eine bei Bestrahlung durch den Strahlungssender die Terahertzstrahlung zumindest teilweise absorbierende oder reflektierende Markierung vorgesehen ist, wobei mit dem Verarbeitungsmittel die Position der in der erzeugten Darstellung gezeigten Markierung im Koordinatensystem der
Vorrichtung sowie die Position des Patientenbereichs relativ zu der Markierung bestimmbar und aus beiden Positionsinformationen die Position des Patientenbereichs relativ zu dem Un- tersuchungs- oder Behandlungsbereich bestimmbar ist. Im Pati- ententisch ist erfindungsgemäß wenigstens eine Markierung mit bestimmter geometrischer Struktur eingebettet, die Terahertzstrahlung absorbiert oder reflektiert. Das mit dem Tera¬ hertzstrahlungsempfänger aufgenommene Bild zeigt den Patientenbereich und den Patiententisch, zumindest ausschnittswei- se, mit der absorbierenden oder reflektierenden Markierung. Die Markierung bildet sich sehr exakt und mit definiertem Kontrast im Bild ab und kann mit geeigneten Bildverarbei¬ tungsmitteln ( Segmentation, Mustererkennung etc.) bestimmt werden. Über geeignete weitere Bildverarbeitungsmöglichkeiten kann nun ferner die relative Position des Patientenbereichs zu der Markierung bestimmt werden. Da die Position des Pati- ententischs im Koordinatensystem der Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung bekannt ist, ist es nun möglich, aus der zusätzlichen Kenntnis der relativen Patientenbereichspo- sition zur Markierung, die also einen Referenzpunkt darstellt, und der Position der Markierung im Raum selbst die Position des Patienten im Koordinatensystem der Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung berechnet werden. Da sich die Lage der Markierung während der Untersuchung oder Behandlung nicht ändert, nachdem der Tisch üblicherweise nicht bewegt wird, stellt die Markierung folglich einen sich während des Prozesses nicht verändernden Referenzpunkt im Ko¬ ordinatensystem der Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung dar, in Bezug auf welchen die Patientenpositionser- mittlung erfolgen kann.
Zweckmäßig ist es, wenn im oder am Patiententisch mehrere Markierungen verteilt sind, wobei diese bevorzugt randseitig vorgesehen sind, damit sie auch bestrahlt und folglich im Bild abgebildet werden können. Eine Markierung weist vorzugs¬ weise eine definierte 3D-Geometrie auf, so dass auch anhand der im Bild gezeigten Markierungsgeometrie etwaige Tischstel- lungen, also Verkippungen oder Verdrehungen, erfasst werden können .
Als Strahlungsempfänger kann jeder beliebige Empfänger, der bei Erfassung einer Terahertzstrahlung ein Signal liefert, aber auch geeignete Kameras, die in diesem Frequenzbereich sensitiv sind, verwendet werden.
Neben der medizinischen Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung selbst betrifft die Erfindung ferner ein Verfah- ren zur Bestimmung der Position eines Patienten relativ zu einem Untersuchungs- und/oder Behandlungsbereich eines Bildaufnahmemittels und/oder eines Behandlungsmittels einer medi¬ zinischen Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass mit einem eine Te- rahertzstrahlung emittierenden Strahlungssender ein Bereich des Patienten bestrahlt und mittels eines Strahlungsempfän¬ gers reflektierte Terahertzstrahlung erfasst wird, und dass mittels eines Verarbeitungsmittels anhand der vom Empfänger gelieferten Empfängersignale eine die Oberfläche des be- strahlten Patientenbereichs zeigende Darstellung erzeugt wird und aus dieser die Position des Patientenbereichs relativ zu dem Untersuchungs- und/oder Behandlungsbereich bestimmt wird.
Werden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zwei oder mehr an unterschiedlichen Positionen angeordnete Strahlungsempfänger verwendet, die separate Empfängersignale liefern, so kann mit dieser stereoskopischen Empfängeranordnung aufgrund der positionsbedingt unterschiedlichen Oberflächendarstellungen der jeweiligen Empfänger eine 3D-Darstellung des Patientenbereichs durch geeignete stereoskopische Verarbei¬ tungsmethoden erzeugt werden, anhand der die Positionsbestimmung des Patientenbereichs erfolgt. Wird mit dem Strahlungssender auch zumindest ein Teil des Pa- tiententischs , in oder an dem wenigstens eine bei Bestrahlung durch den Strahlungssender die Terahertzstrahlung zumindest teilweise absorbierende oder reflektierende Markierung vorge¬ sehen ist, bestrahlt, so ist es möglich, mit dem Verarbei¬ tungsmittel die Position der in der erzeugten Darstellung gezeigten Markierung im Koordinatensystem der Vorrichtung sowie die Position des Patientenbereichs relativ zu der Markierung zu bestimmen und aus beiden Positionsinformationen die Position des Patientenbereichs relativ zu dem Untersuchungs¬ und/oder Behandlungsbereich zu bestimmen. Dies ist sowohl bei Verwendung nur eines Strahlungsempfängers wie auch bei Ver¬ wendung mehrerer, in stereographischer Anordnung verteilt positionierter Strahlungsempfänger möglich.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er¬ geben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen medizinischen Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung einer ersten Ausführungsform, und
Fig. 2 eine erfindungsgemäße medizinische Untersuchungs¬ und/oder Behandlungsvorrichtung einer zweiten Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße medizinische Untersu¬ chungs- und/oder Behandlungsvorrichtung 1 in Form einer reinen Prinzipdarstellung. Die Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung 1 weist im gezeigten Beispiel exemplarisch ein Röntgenbildaufnahmemittel 2 auf, umfassend beispielsweise die hier gezeigte Röntgenstrahlenquelle und einen hier nicht näher gezeigten Röntgendetektor . Über diese Röntgenbildauf- nahmeeinrichtung ist es möglich, Röntgenbilder des auf einem Patiententisch 3 befindlichen Patienten 4 aufzunehmen. Um nun die räumliche Position des Patienten und damit seine Lage relativ zum Untersuchungs- oder Behandlungsbereich 5, der hier beispielsweise durch den Strahlenkegel 6 der Rönt- genbildaufnahmeeinrichtung 2 definiert wird, zu bestimmen, ist ein Erfassungsmittel 7 vorgesehen, das durch Aufnahme und Auswertung von Oberflächenbildern des Patienten 4 eine exakte Positionsbestimmung ermöglicht. Das Erfassungsmittel umfasst im gezeigten Beispiel einen Strahlungssender 8, der Tera- hertzstrahlung 9, dargestellt durch den Strahlenfächer, auf den Patienten 4 emittiert. Vorgesehen sind ferner im gezeigten Beispiel zwei Strahlungsempfänger 10, die versetzt zueinander angeordnet sind. Die vom Strahlungssender 8 applizierte Terahertzstrahlung wird von der Oberfläche 11 des Patienten 4 reflektiert, das heißt, sie dringt wellenlängenbedingt nicht oder nur unwesentlich in den Patienten ein. Die reflektierte Terahertzstrahlung 12 wird vom jeweiligen Strahlungsempfänger 10 aufgenommen. Jeder Strahlungsempfänger 10 liefert folglich entsprechende Empfängersignale an ein zum Erfassungsmittel 7 gehörendes Verarbeitungsmittel 13, das die Empfängersignale verarbeitet und daraus Oberflächenbilder ermittelt, die die Oberfläche 11 des Patienten, die mit der emittierten Te- rastrahlung 9 belegt wurde, hochgenau abbilden. Nachdem zwei versetzt zueinander angeordnete Strahlungsempfänger 10 vorgesehen sind, mithin also eine stereoskopische Anordnung gege- ben ist, werden leicht unterschiedliche Bilder von den beiden Strahlungsempfängern 10 erfasst respektive erzeugt. Anhand der geringen Bildunterschiede zweier zeitgleich aufgenommener Bilder kann nun eine dreidimensionale Darstellung der bestrahlten Oberfläche erzeugt, also rekonstruiert, werden.
Das Verarbeitungsmittel 13 bestimmt nun durch geeignete Bild¬ verarbeitungsalgorithmen wie Segmentationsalgorithmen, Mustererkennungsalgorithmen etc. die exakte Geometrie der Oberfläche. Aus dieser geometrischen Information betreffend die- sen aufgenommenen Patiententisch kann nun wiederum die Steuerungseinrichtung 14, die den Betrieb der Untersuchungsund/oder Behandlungsvorrichtung, hier also beispielsweise den Betrieb der Röntgenbildaufnahmeeinrichtung 2, steuert, die Position des Patienten relativ zum Untersuchungs- und/oder Behandlungsbereich 5 ermitteln, mithin also aus der Oberflächeninformation respektive Geometrieinformation erkennen, ob der zuvor definierte gewünschte Bereich, der zu untersuchen oder zu behandeln ist, tatsächlich im Untersuchungs- und/oder Behandlungsbereich 5 ist, oder ob es sich dabei noch um einen anderen Bereich handelt, der eine andere Geometrie besitzt, die nicht der Bereichsgeometrie entspricht, die der zu behan¬ delnde Bereich aufweist. Ergibt die Auswertung der Geometrie- Informationen aus der Oberflächendarstellung, dass der korrekte Patientenbereich im in seiner Lage bekannten Untersuchungsbereich 5 ist, so kann mit der Untersuchung oder Behandlung begonnen werden. Ergibt sich, dass noch keine korrekte Positionierung gegeben ist, kann der Patiententisch 3 entsprechend bewegt werden, um den Patienten 4 korrekt zu po¬ sitionieren .
An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass die Positions¬ bestimmung kontinuierlich erfolgen kann, das heißt, dass kon- tinuierlich auch während der Untersuchung oder Behandlung stets eine Positionskontrolle vorgenommen werden kann. Sobald sich eine durch einen Patientenbewegung verursachte Verschiebung des eigentlichen zu untersuchenden oder behandelnden Patientenbereichs relativ zum Untersuchungsbereich 5 ergibt, kann die Steuerungseinrichtung 14 sofort eingreifen und beispielsweise eine Nachführung des Tisches vornehmen oder in den Untersuchungs- oder Behandlungsprozess eingreifen.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsge- mäßen Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung 1, wobei für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Vorgesehen ist wiederum ein Patiententisch 3, auf dem sich ein Patient 4 befindet, wie auch ein Erfassungsmittel 7 um¬ fassend einen Strahlungssender 8, der Terahertzstrahlen emit- tiert, sowie im gezeigten Beispiel nur ein Strahlungsempfänger 10, der die reflektierte Terahertzstrahlung 12 empfängt. Das Verarbeitungsmittel 13 erzeugt wiederum ein Oberflächen¬ bild, das hinsichtlich der Geometrie des bestrahlten Patien- tenbereichs ausgewertet wird, die entsprechenden Geometriein¬ formationen werden an die Steuerungseinrichtung 14 gegeben, die daraus die Position bestimmt. In diesem Beispiel ist le¬ diglich ein Strahlungsempfänger 10 vorgesehen, weshalb die Geometriebestimmung anhand eines 2D-Bildes erfolgt. Selbst¬ verständlich ist es denkbar, auch hier zwei stereoskopisch angeordnete Strahlungsempfänger 10 vorzusehen, wie natürlich auch beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 nur ein Strahlungsempfänger 10 vorgesehen sein kann.
Bei dieser Ausgestaltung sind am oder im Patiententisch 3 mehrere Markierungen 15 vorgesehen, die entweder die Tera- hertzstrahlung 9, die bei entsprechender Auslegung des Strahlenkegels auch auf sie trifft, absorbieren oder reflektieren. Die reflektierte Terahertzstrahlung 12, die vom Strahlungs¬ empfänger 10 aufgenommen wird, bildet folglich auch den Bereich der einen oder mehreren bestrahlten Markierungen 15 ab, das heißt, dass die im Verarbeitungsmittel 13 erzeugte Ober- flächenbilddarstellung auch die Markierungen zeigt. Diese sind, da sie entweder absorbierend oder reflektierend wirken, sehr exakt und mit scharfem Kontrast erkennbar.
Da der Tisch 3 motorisch verschoben wird, ist es auf einfache Weise möglich, die Absolutposition der Markierungen 15 im Ko- ordinatensystem der Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung 1 zu bestimmen. Das heißt, dass ihre absoluten Positionskoordinaten seitens des Verarbeitungsmittels 13 bekannt sind. Das Verarbeitungsmittel 13 ist nun durch geeignete Bildverarbeitungsalgorithmen in der Lage, einerseits die Mar- kierungen im Bild exakt zu erfassen, beispielsweise durch ge¬ eignete Kantendetektionsalgorithmen oder regionenbasierte Algorithmen oder Ähnliches. Des Weiteren wird die Geometrie des Patienten bestimmt sowie die relative Position des Patienten¬ bereichs, also der Geometrie zu der oder den in der Oberflä- chendarstellung gezeigten Markierungen 15. Sämtliche Informationen werden an die Steuerungseinrichtung 14 gegeben. Ändert sich nun im Laufe der Untersuchung oder Behandlung die Position des Patienten 4 auf dem Tisch, der selbst jedoch lagefest bleibt, so kommt es zwangsläufig zu einer Veränderung der Relativlage des Patientenbereichs, also der erfassten Ge- ometrie, zu der oder den ebenfalls im Bild gezeigten Markie¬ rungen 15. Hierüber kann also kontinuierlich die Relativlage der Geometrie zu den lagefesten Markierungen bestimmt werden und etwaige Positionsänderungen sofort erfasst und seitens der Steuerungseinrichtung 14 verarbeitet und gegebenenfalls Anpassungshandlungen eingeleitet werden.
Die bekannten Positionskoordinaten der Markierungen 15 im Koordinatensystem der Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung 1 ermöglicht es nun, auch genaue Positionskoordina- ten der ermittelten Geometrie des Patientenbereichs, also des Patienten letztlich selbst, im Koordinatensystem der Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung zu bestimmen. Das heißt, dass auch die exakte Raumlage des Patienten bzw. des abgetasteten Patientenbereichs in Absolutkoordinaten des Ko- ordinatensystems der Untersuchungs- und/oder Behandlungsvor¬ richtung bekannt ist. Ergibt sich nun eine Bewegung, so kann diese, da sie aus den Bilddarstellungen auch in ihrem Umfang sofort ermittelbar ist, exakt in entsprechende Koordinatenän¬ derungen überführt werden, woraus seitens der Steuerungsein- richtung 14 beispielsweise entsprechende Steuersignale an den Patiententisch gegeben werden können, der sodann entsprechend bewegt wird, um den zu behandelnden Patientenbereich wieder zu repositionieren und Ähnliches.
Bezugs zeichenliste
1 medizinische Untersuchungs- und/oder Behandlungs orrichtung
2 Röntgenbildaufnahmemittel
3 Patiententisch
4 Patient
5 Untersuchungs- oder Behandlungsbereich
6 Strahlenkegel
7 Erfassungsmittel
8 Strahlungssender
9 Terahertzstrahlung
10 Strahlungsempfänger
11 Oberfläche
12 Terahertzstrahlung
13 Verarbeitungsmittel
14 Steuerungseinrichtung
15 Markierungen

Claims

Patentansprüche
1. Medizinische Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung zur Durchführung von Bildaufnahmen und/oder strahlungs- oder instrumentenbasierten Behandlungen in einem Untersuchungs- oder Behandlungsbereich, umfassend ein Bildaufnahme¬ mittel und/oder ein Behandlungsmittel sowie einen Patienten¬ tisch, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Erfassungsmittel (7) zur Bestimmung der Position ei- nes auf dem Patiententisch (3) befindlichen Patienten (4) umfassend einen den Patienten (4) in zumindest einem Bereich bestrahlenden Strahlungssender (8), der Terahertzstrahlung (9) emittiert, wenigstens einen reflektierte Terahertzstrah¬ lung (12) erfassenden Strahlungsempfänger (10) sowie ein die vom Strahlungsempfänger (10) gelieferten Empfängersignale verarbeitendes Verarbeitungsmittel (13) vorgesehen ist, wobei mit dem Verarbeitungsmittel (13) anhand der Empfängersignale eine die Oberfläche des bestrahlten Patientenbereichs zeigen¬ de Darstellung erzeugbar und aus dieser die Position des Pa- tientenbereichs relativ zu dem Untersuchungs- oder Behand¬ lungsbereich (5) bestimmbar ist.
2. Medizinische Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , dass zwei oder mehr an verschiedenen Positionen angeordnete Strahlungsempfänger (10) vorgesehen sind, wobei mit dem Verarbeitungsmittel (13) anhand der ver¬ schiedenen Empfängersignale eine 3D-Darstellung des Patientenbereichs erzeugbar und anhand der 3D-Darstellung die Posi- tion des Patientenbereichs relativ zu dem Untersuchungs- oder Behandlungsbereich (5) bestimmbar ist.
3. Medizinische Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrich¬ tung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , dass der Strahlungssender (8) und der oder die Strahlungsempfänger (10) an der Vorrichtung (1) selbst oder benachbart dazu angeordnet sind.
4. Medizinische Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im oder am Patienten¬ tisch (3) wenigstens eine bei Bestrahlung durch den Strah- lungssender (8) die Terahertzstrahlung (9) zumindest teilweise absorbierende oder reflektierende Markierung (15) vorgese¬ hen ist, wobei mit dem Verarbeitungsmittel (13) die Position der in der erzeugten Darstellung gezeigten Markierung (15) im Koordinatensystem der Vorrichtung (1) sowie die Position des Patientenbereichs relativ zu der Markierung (15) bestimmbar und aus beiden Positionsinformationen die Position des Patientenbereichs relativ zu dem Untersuchungs- oder Behandlungs¬ bereich bestimmbar ist.
5. Medizinische Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrich¬ tung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im oder am Patiententisch (3) mehrere Markierungen (15) verteilt angeordnet sind.
6. Medizinische Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrich¬ tung nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Markierung (15) eine definierte 3D-Geometrie aufweist.
7. Verfahren zur Bestimmung der Position eines Patienten relativ zu einem Untersuchungs- und/oder Behandlungsbereich eines Bildaufnahmemittels und/oder eines Behandlungsmittels einer medizinischen Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorrichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mit einem eine Terahertzstrahlung (9) emittierenden
Strahlungssender (10) ein Bereich des Patienten (4) bestrahlt und mittels wenigstens eines Strahlungsempfängers (10) re¬ flektierte Terahertzstrahlung (12) erfasst wird, und dass mittels eines Verarbeitungsmittels (13) anhand der vom Strah- lungsempfänger (10) gelieferten Empfängersignale eine die 0- berfläche des bestrahlten Patientenbereichs zeigende Darstel¬ lung erzeugt wird und aus dieser die Position des Patienten- bereichs relativ zu dem Untersuchungs- und/oder Behandlungs¬ bereich (5) bestimmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , dass von zwei oder mehreren, an verschiedenen Positionen angeordneten Strahlungsempfängern (10) separate Empfängersignale an das Verarbeitungsmittel (13) geliefert werden, wobei mit dem Verarbeitungsmittel an¬ hand der verschiedenen Empfängersignale eine 3D-Darstellung des Patientenbereichs erzeugt wird und anhand der SD- Darstellung die Position des Patientenbereichs relativ zu dem Untersuchungs- und/oder Behandlungsbereich (5) bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mit dem Strahlungssen¬ der (8) auch zumindest ein Teil eines den Patienten (4) tra¬ genden Patiententischs (3) , in oder an dem wenigstens eine bei Bestrahlung durch den Strahlungssender (8) die Tera- hertzstrahlung (9) zumindest teilweise absorbierende oder re- flektierende Markierung (15) vorgesehen ist, bestrahlt wird, wobei mit dem Verarbeitungsmittel (13) die Position der in der erzeugten Darstellung gezeigten Markierung (15) im Koordinatensystem der Vorrichtung (1) sowie die Position des Patientenbereichs relativ zu der Markierung (15) bestimmt wird und aus beiden Positionsinformationen die Position des Patientenbereichs relativ zu dem Untersuchungs- und/oder Behand¬ lungsbereich (5) bestimmt wird.
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