WO2015185235A1 - Verfahren und vorrichtung zur strahlerpositionierung - Google Patents

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WO2015185235A1
WO2015185235A1 PCT/EP2015/056291 EP2015056291W WO2015185235A1 WO 2015185235 A1 WO2015185235 A1 WO 2015185235A1 EP 2015056291 W EP2015056291 W EP 2015056291W WO 2015185235 A1 WO2015185235 A1 WO 2015185235A1
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radiator
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measuring
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French (fr)
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Anne-Katrin BECKER
Steffen Benndorf
Franziska Dinse
Susanne Dornberger
Michael Fuhrmann
Philip Hafner
Sultan Haider
Ralf Nanke
Sabine SCHÄFFER-KUNDLER
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • A61B6/587—Alignment of source unit to detector unit
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    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating thereof
    • A61B6/588—Setting distance between source unit and detector unit

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for positioning a radiator relative to a detector.
  • X-ray technology makes use of the attenuation of X-rays in the penetration of objects in order to infer the properties of the irradiated tissue (usually the density is determined).
  • Two central components of each Kom ⁇ X-ray system are the X-ray source- ⁇ (or the X-ray source) and the X-ray detector. Both are directed to an x-ray from one another in such ⁇ that the light emitted from X-ray source X-ray ⁇ radiation can be detected by the detector.
  • There are a number of X-ray systems having various degrees of freedom with respect to the positioning of x-ray emitter or Ront ⁇ gendetektor, so as to allow different examination types and adjustments to the anatomy of the particular patient.
  • the opti ⁇ male positioning of these two components is a complex task for each investigation.
  • efficiency requirements must be taken into ⁇ into account, ie the positioning of emitter and detector should be done as quickly as possible to an efficient
  • an emitter is positioned relative to a detector (typically such that emitters and Detek ⁇ tor can cooperate for the reception of an object).
  • a determination of the relative position of the detector to the radiator is carried out.
  • a determination of the orientation or alignment of the detector may be carried out. For the determination of relative position or orientation at least one
  • optical markers on the detector and at least one provided for detecting the at least one marker on the radiator ⁇ introduced sensor may be provided.
  • This initia ⁇ le step is hereinafter also referred to as registration (of the radiator at the detector).
  • the position of the detector changes. Typically, this is placed in a position in which a recording can be made (eg below a patient table).
  • a recording eg below a patient table.
  • the detector for example, the alignment, according to an embodiment according to the deviation (from a target orientation corresponds using markers 0
  • the position change (and possibly a change in the Detektororientie ⁇ tion) by means of a detector arranged in the measuring means is measured or determined.
  • the measuring means is fixedly connected to the detector and is moved, ie in particular is also a (possibly removable) attachment of the measurement means comprises at the detector
  • the measuring means can.
  • it may be a gyroscope, an acceleration sensor, a compass or a combination of the aforesaid means
  • the measurement of the change in position relates to at least one and preferably all degrees of freedom of the detector.
  • the ready ⁇ position can be effected by (usually wireless) transmission of the information by means of a detector mounted on the Sen ⁇ DERS to a control device for positioning of the radiator.
  • the recipient of the information sent by the transmitter may also be separate from the device for positioning the emitter (for example, at the radiator) being ordered and carried ⁇ a forwarding from the receiver to Vorrich ⁇ processing for positioning.
  • the latter scenario is to be understood as a variant of the transmission of the information according to the invention.
  • a desired distance between the emitter and the detector is given (eg in the sense of an optimized recording geometry) and the Variegated ⁇ tion of the position of the radiator according to the information is performed such that the distance between emitter and detector corresponds to the desired distance ,
  • the attached to the radiator sensor for measuring the position ⁇ change of the detector is configured. Then, for example, is measured by the arranged in the detector measuring means Po ⁇ sitionsver capableung for changing the position of the radiator (possibly only) is used (and the measuring means may be activated only in this situation) when attached to the radiator Sensor for measuring the position ⁇ change of the detector is not available.
  • Po ⁇ sitionsver for changing the position of the radiator (possibly only) is used (and the measuring means may be activated only in this situation) when attached to the radiator Sensor for measuring the position ⁇ change of the detector is not available.
  • This development is particularly useful when the detection of the change in position by the attached to the radiator ⁇ th sensor can be made more accurate or more reliable than with the arranged in the detector measuring means. For example, this may be the case when the attached to the radiator sensor directly targets the detector.
  • the ⁇ is arranged in the detector measuring means would then be used when by an object (for example, patient bed) between emitter and detector is an aim for by the radiator mounted on the sensor the detector would not be (more) possible.
  • a monitoring of measuring the positi ⁇ onsver selectedung of the detector by being at the radiator ⁇ can put the sensor and automatically switches to measure the change in position by the angeordne- in the detector carried te measuring means (or to use the corresponding Meßer ⁇ results) are, when attached to the radiator Sen ⁇ sor no measurement results for the change in position of the De ⁇ tektors supplies (for example, because light emitted for the measurement radiative between emitter and detector for a between ⁇ lying object (patient bed, accessories ..) can not propagate un ⁇ disturbed).
  • the detector may include an extensible member that ei ⁇ NEN detectable by a sensor of the radiator marker (for example, optically detectable) comprises.
  • the invention also includes a recording device with a radiator, a detector and means for positioning a radiator relative to a detector.
  • This Frevorrich ⁇ processing further comprises means for determining the relative positi ⁇ on the detector to the radiator (eg marker and detector) means for varying the position of the detector (eg, a corresponding drive) and arranged in the detector measuring ⁇ means for measuring the change in position ,
  • the recording apparatus is provided with means (such as transmitter / receiver pair) for providing to the position change of the de- tektors related information for a device for Posi ⁇ tioning of the radiator and has means (for example driving and movable arm, to which the Spotlight be ⁇ consolidates) for changing the position of the radiator in accordance with the information.
  • Fig. 2 shows a inventively realized workflow
  • Fig. 3 device elements for the transmission of the De ⁇ Tektor particular, relating to a change in position of Detek ⁇ tors information
  • Fig. 5 another representation of a method according to the invention.
  • Fig. 1 used for X-ray examinations
  • De ⁇ ckenstativ is shown.
  • two slides Sl and S2 are mounted, each carrying a telescopic arm Tl and T2.
  • the source Q is fixed to the telescopic arm T2 of the detector D.
  • a table T is provided for storage of a patient.
  • the ⁇ ser table can also be designed for a translation in a horizontal direction.
  • the detector can be positioned below the table top. So ⁇ probably the source and the detector are provided with degrees of freedom from tilting, which allow in cooperation with rotational degrees of freedom arbitrary angular positions of the source or detector.
  • FIG. 2a shows a ceiling stand with a carriage S2, which carries an X-ray source Q.
  • This X-ray ⁇ source Q is equipped with a camera K.
  • the camera K eg a CCD camera
  • the camera K is designed to detect markers M1, M2, M3 of a detector D.
  • markers M1, M2, M3 of a detector D Three markers were chosen because they allow the complete position and orientation information of detector D. determine. (Three degrees of freedom, three for the position and three for the orientation). In other words, three points are sufficient to fix the plane defined by the detector.
  • a registration of the detector at the X-ray source Q is performed, ie position and orientation are determined in a coordinate system used for the source.
  • a coordinate system used for the source In the course of the positioning, both absolute coordinates and relative coordinates or a spatially fixed coordinate system or a coordinate system moving with the source can be used.
  • Part of Figure 2b illustrates that during the registration position ⁇ coordinates and angles are detected (esp. The initial distance (initial depth) between emitter and detector).
  • the next image 2c shows the source in the three positions PI,
  • the detector D is additionally provided with a means for loading ⁇ calculation of the relevant for its motion information (Su ⁇ alteration of the position and the orientation change) tet alreadystat-.
  • the detection and analysis of a translational movement ⁇ tion can be made using a multi-axis accelerometer, as described for example in DE 112010003260 T5.
  • Tilts and rotations Kgs ⁇ NEN be detected by a gyroscope.
  • a gyroscope can be combined with the accelerometer to access this
  • FIG. 3 shows at the top a detail of a device V for emitter positioning, which is equipped with three receivers E1, E2 and E3 (FIG. 3a).
  • a detector In the lower part of the image 3b, a detector is shown, which has correspondingly three transmitters Sl, S2 and S3. Transmission of the information obtained with a to the De ⁇ Tektor mounted measuring means M, takes place with the aid of these receivers El, E2 and E3 and the stations Sl, S2 and S3, where the transmitter and receiver can be used selectively as required.
  • FIG. 2d shows a lying patient PT. Below the patient, the detector D is positioned. Inven- tion according to the radiators Q (not Darge ⁇ represents in Figure 2d) the detector followed D and is located in the Wesentli ⁇ chen already in a receiving position. For the recording, a check of the position and possibly a fine positioning of the source Q is additionally performed. The corresponding procedure is shown in FIG. 2e.
  • the detector D um ⁇ summarizes a telescopic marker assembly M4, which is extended to the Feinpo ⁇ sition réelle. At the end of this marker arrangement M4, three marker points M41, M42 and M43 are arranged in such a way that an optical determination of all relevant degrees of freedom can be carried out again (the fine positioning can be all)
  • FIG 4 shows a flowchart of a pre ⁇ inventive walking.
  • the detector is positioned near the radiator for registration (step a) and the registration (step b).
  • step a the detector is positioned near the radiator for registration
  • step b the registration
  • step b the registration
  • step c the beam ⁇ ler the detector movement is tracked instantaneously.
  • Be ⁇ movement of the detector is transmitted by measurement by measuring means in the detector by the guided movement is determined (step d) and a corresponding motion information to the device for movement of the spotlight
  • Step f The steps d and e can be replaced by a measurement of the motion information by a sensor mounted on the radiator, for example, in visual contact between radiator and detector.
  • the fine positioning or fine correction is carried out.
  • the tele ⁇ skopartige marker is extended (step g) retracted tioning the Feinposi- or fine correction is performed (step h) and the telescopic marker (step i).
  • the procedure according to the invention is shown once again in FIG.
  • a source Q which is equipped with two cameras Kl and K2.
  • a detector eg wirelessly operating
  • the detector is brought close to the source Q in such a way that the registration can take place. This is done by detecting the optical markers M1, M2 and M3.
  • the detector is positioned for a shot. This is illustrated by the line labeled MOVE.
  • the source Q follows the detector on the basis of information for changing position and orientation determined in the detector. This can be done immediately or only after reaching an end position of the detector D and on ⁇ closing release of the operator for the Positionie ⁇ tion of the source Q.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Positionierung eines Strahlers (Q) relativ zu einem Detektor (D). Dabei wird die relative Position des Detektors (D) zum Strahler (Q) bestimmt, die Position des Detektors (d) verändert und die Positionsveränderung mittels eines in dem Detektor angeordneten Meßmittels (M) gemessen. Dann wird eine auf die Positionsveränderung des Detektors (D) bezogenen Information für eine Vorrichtung (V) zum Positionieren des Strahlers (Q) bereitgestellt und die Position des Strahlers (Q) nach Maßgabe der Information verändert.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Strahlerpositionierung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionierung eines Strahlers relativ zu einem Detektor.
In der Röntgentechnik macht man sich die Abschwächung von Röntgenstrahlung bei der Durchdringung von Objekten zunutze, um auf Eigenschaften des durchstrahlten Gewebes zu schließen (üblicherweise wird die Dichte bestimmt) . Zwei zentrale Kom¬ ponenten einer jeden Röntgenanlage sind dabei der Röntgen¬ strahler (bzw. die Röntgenquelle) und der Rontgendetektor. Beide werden für eine Röntgenaufnahme derart aufeinander aus¬ gerichtet, daß die vom Röntgenstrahler emittierte Röntgen¬ strahlung durch den Detektor detektiert werden kann. Es gibt eine Reihe von Röntgensystemen, die diverse Freiheitsgrade bezüglich der Positionierung von Röntgenstrahler bzw. Ront¬ gendetektor aufweisen, um so verschiedene Untersuchungstypen und Anpassungen auf die Anatomie des jeweiligen Patienten zu ermöglichen. Gerade wenn Röntgenstrahler und Rontgendetektor unabhängig bewegt werden können, d.h. also nicht wie z.B. beim C-Bogen oder Computertomographiegerät starr miteinander verbunden sind, ist die für die jeweilige Untersuchung opti¬ male Positionierung dieser beiden Komponenten eine komplexe Aufgabe. Dabei sind zudem Effizienzanforderungen zu berück¬ sichtigen, d.h. die Positionierung von Strahler und Detektor sollte möglichst schnell erfolgen, um einen effizienten
Workflow zu ermöglichen.
In der DE 10216857 AI wurde vorgeschlagen, zur Positionierung von Röntgenstrahler und Rontgendetektor diese mit Markern zu versehen, welche mit im Untersuchungsraum positionierten CCD- Kameras optisch identifiziert werden. Die Positionierung er¬ folgt dann mit Hilfe dieser durch CCD-Kameras aufgenommenen Markern. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß Objekte, die sich zwischen den Komponenten und den CCD-Kameras befin¬ den, eine korrekte Erfassung der Marker behindern können. Ei- ne derartige Situation kann beispielsweise bei sogenannten Obertischgeräten gegeben sein, bei denen der Detektor typi¬ scherweise direkt unterhalb des Patiententisches positioniert wird und somit der Patiententisch ein Hindernis für die
Markererfassung darstellen kann. Zudem ist für die genannte Lösung eine Anbringung von CCD-Kameras (wegen der genannten Probleme evtl. eine Vielzahl davon) im Behandlungsraum erfor¬ derlich, was mit einem nicht unbeträchtlichen Aufwand verbun¬ den ist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine aufwandsarme und effi¬ ziente Positionierung eines Strahlers zu realisieren.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 9 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Strahler relativ zu einem Detektor positioniert (typischerweise derart, daß Strahler und Detek¬ tor für die Aufnahme eines Objektes zusammenwirken können) . Dabei erfolgt zunächst eine Bestimmung der relativen Position des Detektors zum Strahler. Zusätzlich zur Bestimmung der re¬ lativen Position kann auch eine Bestimmung der Orientierung bzw. Ausrichtung des Detektors (vorzugsweise in Bezug auf ei¬ ne Symmetrieachse des Strahlers) erfolgen. Für die Bestimmung von Relativposition bzw. Orientierung können zumindest ein
(z.B. optischer) Marker an dem Detektor und zumindest ein zur Detektion des mindestens einen Markers an dem Strahler ange¬ brachten Sensor (z.B. Kamera) vorgesehen sein. Dieser initia¬ le Schritt wird im Folgenden auch als Registrierung (des Strahlers beim Detektor) bezeichnet.
Nach der Registrierung erfolgt eine Veränderung der Position des Detektors. Typischerweise wird dieser in eine Stellung gebracht, in der eine Aufnahme angefertigt werden kann (z.B. unterhalb eines Patiententisches) . Vor der Positionsverände¬ rung kann gemäß einer Ausführungsform eine Anpassung der Ori¬ entierung des Detektors nach Maßgabe der Abweichung von einer Sollorientierung (die z.B. Ausrichtung mittels Markern ent- 0
sprechend Strahler im Zuge der Registrierung) erfolgen, so daß keine Orientierungsanpassung nach der Positionsverände¬ rung des Detektors mehr vorgenommen werden muß. Während der Positionsveränderung des Detektors wird die Positionsverände- rung (und evtl. auch eine Veränderung der Detektororientie¬ rung) mittels eines in dem Detektor angeordneten Meßmittel gemessen bzw. bestimmt. Hierbei ist mit „in dem Detektor an¬ geordnet" gemeint, daß das Meßmittel mit dem Detektor fest verbunden ist und mitbewegt wird, d.h. insbesondere ist auch eine (evtl. auch lösbare) Anbringung des Meßmittels an dem Detektor umfaßt. Bei dem Meßmittel kann es sich z.B. um ein Gyroskop, einen Beschleunigungssensor, einen Kompaß oder eine Kombination der vorgenannten Mittel handeln. Die Messung der Positionsveränderung bezieht sich mindestens auf einen und vorzugsweise auf alle Freiheitsgrade des Detektors.
Es wird im Zuge der Erfindung eine auf die Positionsverände¬ rung (und evtl. auf eine Orientierungsveränderung) bezogene Information für eine Vorrichtung zum Positionieren des Strah¬ lers bereitgestellt. Diese Information betrifft vorzugsweise alle für den Detektor relevanten Freiheitsgrade. Die Bereit¬ stellung kann durch (in der Regel drahtlose) Übertragung der Information mittels eines an dem Detektor angebrachten Sen¬ ders an eine Steuerung der Vorrichtung zum Positionieren des Strahlers erfolgen. Dabei kann der Empfänger der vom Sender übermittelten Information auch separat von der Vorrichtung zum Positionieren des Strahlers (z.B. an dem Strahler) ange¬ ordnet sein und eine Weiterleitung vom Empfänger zur Vorrich¬ tung zum Positionieren erfolgen. Letzteres Szenario ist als erfindungsgemäße Variante der Übertragung der Information zu verstehen .
Schließlich erfolgt eine Veränderung der Position des Strah¬ lers nach Maßgabe der übertragenen Information durch die Vor- richtung zum Positionieren des Strahlers. Dies kann sowohl während der Veränderung der Position des Detektors sozusagen mitlaufend oder anschließend durchgeführt werden. Im letzte¬ ren Fall kann eine Addition bzw. AufIntegration von übermit- telten, sich auf Positionsänderungen des Detektors bezogene Information erfolgen, so daß zum eine resultierende Informa¬ tion zur Gesamtänderung der Position bzw. Orientierung des Strahlers vorliegt und der Strahler dementsprechend (evtl. getriggert durch eine Freigabe durch das Bedienpersonal) be¬ wegt wird. Die erste Variante (unmittelbare Mitbewegung des Strahlers) ist suggestiver, während bei der zweiten wohl Kol¬ lisionen besser ausgeschlossen werden können. Gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstands wird ein Sollabstand zwischen dem Strahler und dem Detektor vorgegeben (z.B. im Sinne einer optimierten Aufnahmegeometrie) und die Verände¬ rung der Position des Strahlers nach Maßgabe der Information wird derart durchgeführt, daß der Abstand zwischen Strahler und Detektor dem Sollabstand entspricht.
Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstands ist der an dem Strahler angebrachte Sensor zum Messen der Positions¬ veränderung des Detektors ausgestaltet. Dann wird z.B. die durch das in dem Detektor angeordnete Meßmittel gemessene Po¬ sitionsveränderung für die Veränderung der Position des Strahlers (evtl. nur dann) verwendet (und das Meßmittel wird evtl. auch nur in dieser Situation aktiviert), wenn der an dem Strahler angebrachte Sensor für das Messen der Positions¬ veränderung des Detektors nicht zur Verfügung steht. Diese Weiterbildung ist vor allem dann sinnvoll, wenn die Erfassung der Positionsveränderung durch den an dem Strahler angebrach¬ ten Sensor genauer bzw. zuverlässiger erfolgen kann als mit dem in dem Detektor angeordnete Meßmittel. Beispielsweise kann dies der Fall sein, wenn der an dem Strahler angebrachte Sensor den Detektor direkt anpeilt. Das in dem Detektor ange¬ ordnete Meßmittel würde dann zum Einsatz kommen, wenn durch einen Gegenstand (z.B. Patientenliege) zwischen Strahler und Detektor ein Anpeilen durch den an dem Strahler angebrachte Sensor den Detektor nicht (mehr) möglich wäre. Im Zuge dieser Ausgestaltung kann eine Überwachung des Messens der Positi¬ onsveränderung des Detektors durch den an dem Strahler ange¬ brachte Sensor und eine automatische Umschaltung auf Messung der Positionsveränderung durch das in dem Detektor angeordne- te Meßmittel (bzw. auf Verwendung der entsprechenden Meßer¬ gebnisse) erfolgen, wenn der an dem Strahler angebrachte Sen¬ sor keine Meßergebnisse für die Positionsveränderung des De¬ tektors liefert (z.B. weil für die Messung emittierte Strah- lung zwischen Strahler und Detektor wegen eines dazwischen¬ liegenden Gegenstandes (Patientenliege, Zubehör ..) nicht un¬ gestört propagieren kann) .
Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstands wird nach der Veränderung der Position des Strahlers mittels mindestens einem an dem Detektor angebrachten (z.B. optischen) Marker und mindestens einem zur Detektion des mindestens einen Mar¬ kers an dem Strahler angebrachten Sensor (z.B. Kamera) eine Feineinstellung des Abstandes und/oder der Orientierung zwi- sehen Strahler und Detektor vorgenommen. Zu diesem Zweck kann der Detektor ein ausfahrbares Element enthalten, welches ei¬ nen durch einen Sensor des Strahlers detektierbaren Marker (z.B. optisch detektierbar) umfaßt. Die Erfindung umfaßt auch eine Aufnahmevorrichtung mit einem Strahler, einem Detektor und Mitteln zur Positionierung eines Strahlers relativ zu einem Detektor. Diese Aufnahmevorrich¬ tung umfaßt zudem Mittel zur Bestimmung der relativen Positi¬ on des Detektors zum Strahler (z.B. Marker und Detektor), Mittel zum Verändern der Position des Detektors (z.B. eine entsprechenden Antrieb) und in dem Detektor angeordnete Me߬ mittel zum Messen der Positionsveränderung. Zudem ist die Aufnahmevorrichtung mit Mitteln (z.B. Sender/Empfänger-Paar) zum Bereitstellen einer auf die Positionsveränderung des De- tektors bezogenen Information für eine Vorrichtung zum Posi¬ tionieren des Strahlers versehen und verfügt über Mittel (z.B. Antrieb und bewegbaren Arm, an welchem der Strahler be¬ festigt ist) zum Verändern der Position des Strahlers nach Maßgabe der Information.
Die Erfindung wird im Folgenden im Rahmen eines Ausführungs¬ beispiels anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1: ein Deckenstativ,
Fig. 2: einen erfindungsgemäß realisierten Workflow, Fig. 3: Vorrichtungselemente für die Übermittlung von im De¬ tektor bestimmten, sich auf eine Positionsänderung des Detek¬ tors beziehende Informationen,
Fig. 4: ein Ablaufdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfah- ren, und
Fig. 5: eine andere Darstellung für ein erfindungsgemäßes Verfahren . In Fig. 1 ist ein für Röntgenuntersuchungen eingesetztes De¬ ckenstativ gezeigt. An Deckenschienen DS sind zwei Schlitten Sl und S2 angebracht, die jeweils einen Teleskoparm Tl bzw. T2 tragen. An Teleskoparm Tl ist die Quelle Q befestigt, an Teleskoparm T2 der Detektor D. Durch die Deckenschienen DS wird jeweils eine Translation in horizontaler Richtung reali¬ siert, durch die Teleskoparme eine in vertikaler Richtung. Zur Lagerung eines Patienten ist ein Tisch T vorgesehen. Die¬ ser Tisch kann ebenfalls für eine Translation in horizontaler Richtung ausgestaltet sein. Wie in dem Bild gezeigt, kann der Detektor unterhalb der Tischplatte positioniert werden. So¬ wohl die Quelle als auch der Detektor sind mit Kippfreiheits- graden versehen, die in Zusammenwirkung mit rotatorischen Freiheitsgraden beliebige Winkelstellungen von Quelle bzw. Detektor ermöglichen.
Figur 2 gliedert sich in die Teilfiguren 2a, 2b, 2c, 2d und 2e. In Figur 2a ist ein Deckenstativ mit einem Schlitten S2 gezeigt, welcher eine Röntgenquelle Q trägt. Diese Röntgen¬ quelle Q ist mit einer Kamera K ausgestattet. Die Kamera K (z.B. eine CCD-Kamera) ist dafür ausgebildet, Marker Ml, M2, M3 eines Detektors D zu erfassen. Drei Marker wurden dabei deswegen gewählt, weil diese erlauben, die vollständigen Po- sitions- und Orientierungsinformationen des Detektors D zu ermitteln. (Drei Freiheitsgrade, drei für die Position und drei für die Orientierung) . Mit anderen Worten: Drei Punkte reichen aus, um die durch den Detektor definierte Ebene fest¬ zulegen. In einem ersten Schritt wird eine Registrierung des Detektors bei der Röntgenquelle Q durchgeführt, d.h. Position und Orientierung werden in einem für die Quelle verwendeten Koordinatensystem bestimmt. Im Zuge der Positionierung können dabei sowohl absolute Koordinaten als auch Relativkoordinaten bzw. ein raumfestes Koordinatensystem oder ein mit der Quelle mitbewegtes Koordinatensystem verwendet werden.
Teilbild 2b illustriert, daß bei der Registrierung Positions¬ koordinaten und Winkel erfaßt werden (insb. der ursprüngliche Abstand (initial depth) zwischen Strahler und Detektor) . Das nächste Bild 2c zeigt die Quelle in den drei Positionen PI,
P2 und P3 und veranschaulicht dadurch, daß der Strahler Q ei¬ ner durchgeführten Detektorbewegung folgt. Solange Sichtkon¬ takt zwischen der Quelle Q und dem Detektor D besteht, wird hierfür die Kamera K verwendet. Diese ist aber bei einem Ab- reißen des Sichtkontaktes nicht mehr einsetzbar.
Daher ist der Detektor D zusätzlich mit einem Mittel zur Be¬ rechnung der für seine Bewegung relevanten Informationen (Än¬ derung der Position und Änderung der Orientierung) ausgestat- tet . Die Erkennung und Analyse einer translatorischen Bewe¬ gung kann mit Hilfe eines Mehrachsenbeschleunigungsmessers vorgenommen werden, wie es beispielsweise auch in der DE 112010003260 T5 beschrieben ist. Kippungen und Drehungen kön¬ nen mit einem Gyroskop erfaßt werden. Ein Gyroskop kann mit dem Beschleunigungssensor kombiniert werden, um auf diese
Weise bis zu sechs Freiheitsgrade (drei für Rotation und drei für Translation) bestimmen zu können. Dies ist beispielsweise auch in der Schrift US 2011/0199298 AI offenbart. Derartige Elemente können z.B. in der sog. Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) Technologie gefertigt werden, wie z.B. die US 20110288805 AI beschreibt. Die von in dem Detektor D dafür vorgesehenen Meßmittel erfa߬ ten Informationen zur Änderung von Position und Orientierung werden für die Nachführung der Quelle an diese übermittelt. Dies kann beispielsweise drahtlos mittels eines in dem Detek- tor angeordneten Senders erfolgen, wobei die übermittelten Informationen durch einen mit der Steuerung der Quelle Q in Kontakt stehenden Sender empfangen wird. In Figur 3 ist oben ein Ausschnitt einer Vorrichtung V zur Strahlerpositionierung gezeigt, welche mit drei Empfängern El, E2 und E3 ausgerüstet ist (Bild 3a) . In dem unteren Teilbild 3b ist ein Detektor gezeigt, der entsprechend drei Sender Sl, S2 und S3 aufweist. Die Übermittlung der Informationen, die mit einem an dem De¬ tektor angebrachten Meßmittel M erhalten wurden, erfolgt mit Hilfe dieser Empfänger El, E2 und E3 sowie der Sender Sl, S2 und S3, wobei Sender und Empfänger auch selektiv nach Bedarf genutzt werden können.
In Figur 2d ist schließlich ein liegender Patient PT gezeigt. Unterhalb des Patienten ist der Detektor D positioniert. Er- findungsgemäß ist der Strahler Q (in Figur 2d nicht darge¬ stellt) dem Detektor D gefolgt und befindet sich im Wesentli¬ chen schon in einer Aufnahmestellung . Für die Aufnahme wird zusätzlich noch eine Überprüfung der Position und ggf. eine Feinpositionierung der Quelle Q durchgeführt. Das entspre- chende Vorgehen ist in Figur 2e gezeigt. Der Detektor D um¬ faßt eine teleskopartige Markeranordnung M4, die zur Feinpo¬ sitionierung ausgefahren wird. Am Ende dieser Markeranordnung M4 sind drei Markerpunkte M41, M42 und M43 so angeordnet, daß sich wieder eine optische Bestimmung aller relevanten Frei- heitsgrade vornehmen läßt (die Feinpositionierung kann alle
Freiheitsgrade betreffen oder aber auch z.B. nur auf die Ori¬ entierung des Detektors beschränkt sein) . Nach der Feinposi¬ tionierung kann die Markeranordnung M4 wieder eingezogen und durch den Detektor D aufgenommen werden.
Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Vor¬ gehens. Zunächst wird der Detektor in der Nähe des Strahlers für die Registrierung positioniert (Schritt a) und die Re- gistrierung durchgeführt (Schritt b) . Danach folgt eine si¬ multane Bewegung von Detektor und Strahler, wobei der Strah¬ ler der Detektorbewegung instantan nachgeführt wird. Bei Be¬ wegung des Detektors (Schritt c) wird durch Messung durch Meßmittel im Detektor die durchgeführte Bewegung bestimmt (Schritt d) und eine entsprechende Bewegungsinformation an die Vorrichtung zur Bewegung des Strahlers übermittelt
(Schritt e) . Der Strahler wird dann entsprechend bewegt
(Schritt f) . (Die Schritte d und e können z.B. bei Sichtkon- takt zwischen Strahler und Detektor durch eine Messung der Bewegungsinformation durch einen am Strahler angebrachten Sensor ersetzt sein.) Bei entsprechend Feinheit der diskreten Schritte c bis f erhält man beim Durchlaufen der Schleife S eine für den Betrachter bzw. Bediener kontinuierliche Bewe- gung des Strahlers, der dem Detektor folgt. Bei Erreichen der Endposition (Abfrage E - z.B. Identifikation von Endposition durch Ablauf eines Timers für Bewegung von Detektor) wird die Feinpositionierung bzw. Feinkorrektur durchgeführt. Der tele¬ skopartige Marker wird ausgefahren (Schritt g) , die Feinposi- tionierung bzw. Feinkorrektur durchgeführt (Schritt h) und der teleskopartige Marker wieder eingefahren (Schritt i) .
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist noch einmal in Figur 5 dargestellt. Es ist eine Quelle Q gezeigt, welche mit zwei Kameras Kl und K2 ausgerüstet ist. Ebenfalls ist ein (z.B. drahtlos operierender) Detektor gezeigt, welcher die Marker Ml, M2 und M3 erfaßt. Zunächst wird in einem ersten Schritt der Detektor derart in die Nähe der Quelle Q gebracht, daß die Registrierung erfolgen kann. Dies erfolgt mittels Erken- nung der optischen Marker Ml, M2 und M3. Anschließend wird der Detektor für eine Aufnahme positioniert. Dies wird durch die mit dem Bezugszeichen MOVE bezeichnete Linie illustriert. Die Quelle Q folgt dem Detektor auf Basis von in dem Detektor ermittelten Informationen zur Änderung von Position und Ori- entierung. Dieses Folgen kann unmittelbar geschehen oder erst nach Erreichen einer Endposition des Detektors D und an¬ schließender Freigabe des Bedienpersonals für die Positionie¬ rung der Quelle Q. Es ist ein Rollstuhl R skizziert und dort der Detektor in seiner Endposition D' angedeutet. Nachdem die Quelle Q die entsprechende Positionsveränderung durchgeführt hat, kann - wie anhand von Figur 2e gezeigt - noch eine Fein¬ positionierung stattfinden. In der Figur ist zusätzlich auch noch ein Patiententisch T dargestellt, wodurch angedeutet wird, daß auch hierfür das erfinderische Verfahren verwendet werden könnte, d.h. daß eine flexible Positionierung des vor¬ zugsweise drahtlos ausgeführten Detektors D zum Einsatz an verschiedenen Positionen (z.B. Rollstuhl oder Patiententisch) vorgenommen werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf das oben angegebene Ausführungs¬ beispiel beschränkt. Der Fachmann kann routinemäßig zahlrei¬ che andere Einsatzmöglichkeiten und Ausgestaltungsvarianten auffinden, die vom Erfindungsgedanken Gebrauch machen und de Schutzbereich der Ansprüche nicht verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Positionierung eines Strahlers (Q) relativ zu einem Detektor (D) , umfassend die Schritte
- Bestimmung der relativen Position des Detektors (D) zum Strahler (Q) ,
- Verändern der Position des Detektors (D) und Messen der Po¬ sitionsveränderung mittels eines in dem Detektor (D) angeord¬ neten Meßmittels (M) ,
- Bereitstellen einer auf die Positionsveränderung des Detek¬ tors (D) bezogenen Information für eine Vorrichtung (V) zum Positionieren des Strahlers, und
- Verändern der Position des Strahlers (Q) nach Maßgabe der Information .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der relativen Position des Detektors (D) zum
Strahler (Q) mittels mindestens eines an dem Detektor (D) an¬ gebrachten Markers (Ml, M2, M3) und mindestens eines zur De- tektion des mindestens einen Markers (Ml, M2, M3) an dem Strahler angebrachten Sensors (K) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an dem Strahler angebrachte Sensor (K) zum Messen der Positi- onsveränderung des Detektors (D) ausgestaltet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das in dem Detektor (D) angeordnete Meßmittel (M) ge¬ messene Positionsveränderung für die Veränderung der Position des Strahlers (Q) verwendet wird, wenn der an dem Strahler angebrachte Sensor (K) für das Messen der Positionsverände¬ rung des Detektors (D) nicht zur Verfügung steht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ei- ne Überwachung des Messens der Positionsveränderung des De¬ tektors (D) durch den an dem Strahler angebrachte Sensor (K) erfolgt, und - eine automatische Umschaltung auf Messung der Positionsver¬ änderung durch das in dem Detektor (D) angeordnete Meßmittel (M) oder die Verwendung der durch das Meßmittel (M) erhalte¬ nen Meßergebnisse erfolgt, wenn der an dem Strahler ange- brachte Sensor (K) keine Meßergebnisse für die Positionsver¬ änderung des Detektors (D) liefert.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß neben der relativen Position des Detek- tors (D) auch dessen Orientierung bestimmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verändern der Position des Detektors (D) eine Anpassung der Orientierung nach Maßgabe der Abweichung der Orientierung von einer Sollorientierung durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verändern der Position des Detek¬ tors (D) auch eine Änderung der Orientierung des Detektors (D) mittels des in dem Detektor angeordneten Meßmittels (M) gemessen wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Meßmittel (M) zur Messung der Positionsänderung bzw. der Orientierungsänderung um ein
Gyroskop, einen Beschleunigungssensor, einen Kompaß, oder ei¬ ne Kombination der vorgenannten Mittel handelt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß die auf die Positionsveränderung bzw. Orientierungsänderung des Detektors (D) bezogene Infor¬ mation mittels eines an dem Detektor (D) angebrachten Senders (El, E2, E3) an eine Steuerung der Vorrichtung (V) zum Posi¬ tionieren des Strahlers übertragen wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß ein Sollabstand zwischen dem Strah¬ ler (Q) und dem Detektor (D) vorgegeben wird, und - die Veränderung der Position des Strahlers (Q) nach Maßgabe der Information derart durchgeführt wird, daß der Abstand zwischen Strahler (Q) und Detektor (D) dem Sollabstand ent¬ spricht .
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß nach der Veränderung der Position des Strahlers (Q) mittels mindestens eines an dem Detektor (D) angebrachten Markers (Ml, M2, M3) und mindestens eines zur Detektion des mindestens einen Markers (Ml, M2, M3) an dem Strahler (Q) angebrachten Sensors (K) eine Feineinstel¬ lung des Abstandes und/oder der Orientierung zwischen Strah¬ ler (Q) und Detektor (D) vorgenommen wird.
13. Aufnahmevorrichtung, welche zur Durchführung eines Ver¬ fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgestaltet ist,
- mit einem Strahler (Q) ,
- mit einem Detektor (D) ,
- mit Mitteln zur Positionierung eines Strahlers (S) relativ zu einem Detektor (D) , umfassend
-- Mittel zur Bestimmung der relativen Position des Detektors (D) zum Strahler (Q) ,
-- Mittel (T2) zum Verändern der Position des Detektors (D) , -- in dem Detektor angeordneten Meßmittel (M) zum Messen der Positionsveränderung, und
-- Mittel zum Bereitstellen einer auf die Positionsverände¬ rung des Detektors (D) bezogenen Information für eine Vor¬ richtung (V) zum Positionieren des Strahlers (Q) , und
-- Mittel (Tl) zum Verändern der Position des Strahlers (Q) nach Maßgabe der Information.
14. Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Detektor (D) ein ausfahrbares Element (M4) enthält, welches zumindest einen durch einen Sensor (K) des Strahlers (Q) detektierbaren Marker (M41, M42, M43) umfaßt.
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