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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Röntgeneinrichtung zur Durchleuchtung eines in variablem Abstand zu einer Röntgenquelle platzierbaren Patienten.
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Röntgenverfahren bzw. Röntgeneinrichtungen werden seit vielen Jahrzehnten zur medizinischen Bildgebung eingesetzt, indem Röntgenstrahlen durch den Körper eines Patienten in Form eines lebenden Menschen oder Tieres gesandt werden. Trotz des großen Nutzens in der Medizin ist derartige ionisierende Strahlung nicht frei von gesundheitlichen Risiken für den Patienten. Der Einsatz von Röntgenstrahlung an lebenden Patienten ist deshalb streng gesetzlich geregelt. Insbesondere existieren maximal zulässige Grenzwerte für die auf die Körperoberfläche eines Patienten auftreffende Dosisleistung von Röntgenstrahlung. Hier ist z. B. der 21. Code of Federal Regulations des DEPARTMENT OF HEALTH AND HUMAN SERVICES der USA zu nennen, der in DHHS 21 CFR 1020.32e die sogenannte maximal erlaubte Eingangsbelastungsrate, also die Hauteintrittsdosisleistung in mGy/s auf der dem Strahler zugewandten Seite eines Patienten angibt.
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Die von einer Röntgenquelle auf eine gegebene Kontrollfläche eingestrahlte Dosisleistung nimmt quadratisch mit dem Abstand der Kontrollfläche von der Röntgenquelle ab. Aus dem quadratischen Abstandsgesetz und einem vorgegebenen Maximalwert, also Grenzwert, für eine Dosisleistung an der Kontrollfläche lässt sich so ein Mindestabstand errechnen, welchen ein biologisches Gewebe vom Fokuspunkt einer Röntgenstrahlquelle bzw. der Röntgenröhre mindestens einnehmen muss, um die vorgeschriebene Grenzdosisleistung, also Eingangsbelastungsrate nicht zu überschreiten.
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Dieser Mindestabstand ist hauptsächlich von der, von der Röntgenquelle abgestrahlten Primärdosisleistung und damit von der Grenzenergie der Röntgenstrahlung sowie vom maximal erreichbaren Strahlstrom in der Röntgenröhre abhängig.
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In bestimmten Röntgenanwendungen ist der Abstand zwischen Röntgenstrahler und Patient stets fest. Der Röntgenstrahler wird dann durch Auslegung der Röntgenröhre bzw. des diese antreibenden Generators oder durch quellenseitig in den Strahlengang fest eingebrachte Filter so dimensioniert, dass kein zu bestrahlender Patient mit einer unzulässig hohen Dosisleistung bestrahlt wird.
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Anders verhält es sich z. B. bei Röntgenanlagen in der Urologie. Bei sogenannten Untertischdurchleuchtungsarbeitsplätzen ist der Röntgenstrahler unterhalb eines Patiententisches angeordnet. Der Patiententisch ist jedoch höhenverstellbar, d. h. der Abstand zwischen einem auf dem Tisch bzw. der Tischoberfläche aufliegenden Patienten und dem Röntgenstrahler bzw. dessen Fokuspunkt ist veränderbar. Unterschiedlich hohe Tischpositionen sind z. B. deshalb erstrebenswert, damit ein am Tisch bzw. dem darauf befindlichen Patienten arbeitender Urologe den Tisch in eine ergonomisch günstige Arbeitsposition verfahren kann.
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Meist ist der Patiententisch so weit zum Röntgenstrahler hin verfahrbar, dass bei Betrieb des Röntgenstrahlers der auf dem Tisch ruhende Patient mit einer unzulässig hohen Dosisleistung bestrahlt würde. Steht der Urologe, ist der Tisch meist weit nach oben verfahren, weshalb der Patient außerhalb des kritischen Dosisleistungsbereiches gelagert ist. Eine Röntgendurchleuchtung des Patienten ist dann gefahrlos möglich. Für z. B. längere endourologische Eingriffe unter Röntgenkontrolle möchte der Arzt aber z. B. sitzen, weshalb der Patiententisch weit nach unten, also sehr nahe an den Röntgenstrahler heranzufahren ist. Hierbei wird dann eventuell der Mindestabstand unterschritten, was bei eingeschalteter Röntgenquelle zu einer unzulässig hohen Eintrittsdosisleistung am Patienten führen würde.
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Um die Bestrahlung eines Patienten mit einer zu hohen Dosisleistung in jedem Fall zu vermeiden, sind verschiedene technische Lösungsmöglichkeiten bekannt. Bei der Entwicklung bzw. Dimensionierung einer Röntgenanlage können im Röntgenstrahler fest primäre Aluminiumfilter in den Strahlengang des Röntgensystems zwischen Röntgenquelle und Patient installiert werden, um die von der Röntgenquelle maximal abgebbare Primärdosisleistung, welche den Patienten überhaupt treffen kann, abzusenken. Der Sicherheitsabstand zwischen Röntgenquelle und Patient, also der minimal erlaubte Abstand, ist somit geringer als ohne primären Aluminiumfilter, weshalb z. B. ein urologischer Arbeitstisch dadurch weiter absenkbar ist. Durch den primären Aluminiumfilter wird allerdings die Strahlung röhrenseitig aufgehärtet, weshalb das Bildrauschen im Röntgenbild in störender Weise generell zunimmt, und zwar auch bei Abständen zwischen Patient und Röntgenquelle, die auch bei unabgeschwächter Röntgenstrahlung, also ohne Aluminiumfilter, unkritisch wären. Metallfilter, auch aus Kupfer, filtern den weichen Strahlungsanteil aus der Röntgenstrahlung, so wird ein erzeugtes Bild auch kontrastreicher, aber die Bildhelligkeit bleibt.
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Weiterhin ist es bekannt, den Verfahrweg des Patiententisches mechanisch fest zu begrenzen, so dass dieser nicht näher als durch den Sicherheitsabstand vorgegeben, zur Röntgenquelle hin verfahrbar ist. Dies schränkt die Ergonomie der Anordnung ein, da der Tisch auch nicht absenkbar ist, wenn der Urologe eine Arbeit ohne Röntgenbestrahlung ausführen möchte.
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Auch ist bekannt, bei Unterschreitung des Sicherheitsabstandes die Röntgenquelle abzuschalten bzw. deren Auslösung zu blockieren. In einer derartigen Tischposition ist jedoch dann keinerlei Rötengendurchleuchtung des Patienten mehr möglich. Hierbei kann der Arzt im gegebenen Fall den Röntgentisch aber nicht in eine für ihn ergonomisch günstige Position verfahren oder muss ihn zur Durchleuchtung des Patienten erst wieder nach oben fahren.
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Weiterhin ist es bekannt, den Röntgenstrahler durch seine Ansteuerung dauerhaft unterhalb seines maximalen Leistungsbereiches zu betreiben, also mit einem geringern Produkt aus Strahlstrom und Beschleunigungsenergie, als es die Röntgenquelle eigentlich maximal abgeben könnte. Dies führt ebenfalls zu einer dauerhaften Absenkung des minimalen Sicherheitsabstandes. Hierdurch wird jedoch ebenfalls, wie im Fall fest installierter Filter, die Bildqualität des Röntgensystems generell herabgesetzt, da die Röntgenquelle nie an ihrem optimalen Arbeitspunkt betrieben wird. Auch hier gilt, dass diese Maßnahme auch für Tischpositionen Bestand hat, welche eigentlich oberhalb des Sicherheitsabstandes liegen und eine höhere Bildqualität zuließen. Die Absenkung der Generatorleistung führt zu einer Absenkung der Zahl erzeugter Röntgenquanten bei Zunahme des Quantenrauschens. Das Röntgenbild wirkt gröber, erscheint verrauschter und ist nicht mehr so gut zu betrachten.
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Aus
EP 1 322 143 A2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Begrenzung einer in ein Objekt eintretenden Strahlung (Eintritts-Dosisleistung) bekannt. Hierbei kann der Abstand zwischen der Röntgenröhre und dem Untersuchungsobjekt verändert werden. Bei einer Veränderung des Abstandes wird die Röntgenröhre mit derart veränderten Betriebsparametern angesteuert, dass eine optimale Belichtung sichergestellt ist.
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DE 101 18 183 A1 beschreibt ein Röntgengerät zur medizinischen Untersuchung eines Patienten, bei der eine Voreinstellung der Dosisleistung bei definierten Abständen erfolgt.
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Sämtliche bekannten Lösungen sind somit Kompromisse zwischen Röntgenkontrast bzw. Röntgenbildqualität und Ergonomie der Gesamtanordnung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein entsprechendes Verfahren und eine entsprechende Röntgeneinrichtung zur Durchleuchtung eines in variablem Abstand zu einer Röntgenquelle platzierbaren Patienten zu verbessern.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Durchleuchtung eines in variablem Abstand zu einer Röntgenquelle platzierbaren Patienten, bei dem die von der Röntgenquelle abgegebene Dosisleistung bei Verringerung des Abstandes verkleinert und/oder bei Vergrößerung des Abstandes vergrößert wird.
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Die von der Röntgenquelle abgebbare Dosisleistung ist somit nicht mehr für sämtliche Abstände zwischen Patient und Röntgenquelle gleich, sondern veränderbar. Ist der Patient also weit von der Röntgenquelle entfernt, so kann die Röntgenquelle mit hoher, z. B. der maximalen oder systemoptimalen, Dosisleistung betrieben werden, was zu einer hochqualitativen Röntgenbildgebung führt. Dies ist bei Annäherung des Patienten an die Röntgenquelle so lange möglich, bis der für die derzeit gültige Dosisleistung zulässige Mindestabstand erreicht ist. Bei Erreichen des Mindestabstandes oder vorher wird erfindungsgemäß die von der Röntgenquelle abgegebene Dosisleistung verringert, weshalb sich der minimale Abstand zwischen Patient und Röntgenquelle erniedrigt. Die abgegebene Dosisleistung ist also stets so dimensioniert, dass der daraus resultierende Mindestabstand kleiner oder gleich dem tatsächlichen Abstand des Patienten von der Röntgenstrahlquelle ist. Somit darf der Patient wieder ein Stück näher an die Röntgenquelle herangebracht werden. Bei Entfernung des Patienten kann die Dosisleistung der Röntgenstrahlquelle wieder erhöht werden, so lange der daraus resultierende Mindestabstand kleiner oder gleich dem tatsächlichen Abstand des Patienten von der Röntgenstrahlquelle ist.
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Dieses Verfahren stellt daher sicher, daß der Patient nie mit einer zu hohen Dosisleistung bestrahlt wird. Die Röntgenbildgebung kann auch für Abstände zwischen Patient und Röntgenquelle weitergeführt werden, die unterhalb des Sicherheitsabstandes für die maximale Ausgangsleistung der Röntgenstrahlquelle liegen, ohne dass die Grenzdosisleistung, also die maximal erlaubte Dosisleistung, welche auf den Patienten trifft, überschritten wird. Die Bildqualität ist dann zwar eventuell eingeschränkt, Bildgebung findet jedoch noch statt, ohne dass der Patient wieder von der Röntgenquelle entfernt werden muss, und hierdurch z. B. eine für den Arzt ergonomisch ungünstige Position erreicht wird.
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Die Veränderung der Dosisleistung kann vor oder während einer Behandlung am Patienten etc. durchgeführt werden. Somit kann der Arzt auch während der Behandlung beliebige, für ihn optimale Abstände zwischen Röntgenquelle und Patient wählen. Die eventuell mit einer Verringerung der Dosisleistung einhergehende Verschlechterung der Bildqualität der Röntgenbilder ist unter Umständen für den Arzt unwichtiger als die erzielte bessere Ergonomie. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann so stets ein optimaler Kompromiss aus Bildqualität und Patientenposition relativ zur Röntgenquelle gefunden werden.
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Die Dosisleistung wird stufenweise bei bestimmten Abstandsgrenzen des Abstandes von Patient und Röntgenquelle verändert. So existiert z. B. eine Abstandsgrenze, die der maximal abgebbaren Leistung der Röntgenstrahlquelle zugeordnet ist. Für aktuelle Abstände oberhalb dieser Abstandsgrenze wird der Patient keinesfalls mit zu hoher Dosisleistung bestrahlt, auch wenn die Röntgenquelle mit ihrer systembedingten maximalen Dosisleistung strahlt. Außerdem können weitere Abstandsgrenzen vorgegeben werden, denen jeweils andere, reduzierte Ausgangsleistungen der Röntgenstrahlquelle zugeordnet sind. Zwischen zwei Abstandsgrenzen ist dann die von der Quelle abgestrahlte Ausgangsleistung konstant, so dass z. B. die restlichen Komponenten des Bildgebungssystems ebenfalls jeweils stufenweise auf die jeweilige Quellencharakteristik eingestellt werden können. Eine eventuell aufwändige kontinuierliche Nachführung der Komponenteneigenschaften ist so vermieden.
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Die Veränderung der Dosisleistung bei Annäherung des Abstandes, also des aktuellen Abstandes, an eine Abstandsgrenze kann vorangekündigt werden. So bleibt es einer das Verfahren durchführenden Person überlassen, einen Patienten z. B. geringfügig oberhalb statt geringfügig unterhalb einer bestimmten Abstandsgrenze zu belassen, um eine Verringerung der von der Röntgenquelle abgegebene Dosisleistung zu verhindern und damit die Bildqualität von Röntgenaufnahmen nicht zu verschlechtern. Ein eventuell entscheidender Vorteil an Bildqualität kann so durch eine geringfügige Einbuße an ergonomischem Komfort erkauft werden.
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Die Dosisleistung kann automatisch verändert werden. Somit muss sich der Durchführende nicht um die Einhaltung von Sicherheitsabständen oder ähnlichem kümmern, da z. B. bei freier Wahl des Patientenabstandes zum Röntgenstrahler die Dosisleistung automatisch angepasst wird oder bei Vorwahl einer bestimmten Bildqualität ein geeigneter Patientenabstand eingestellt wird. In z. B. einer kritischen Phase einer Operation kann der Arzt so durch einfaches Hochfahren des Behandlungstisches automatisch zu einem Röntgenbild mit verbesserter Bildqualität gelangen.
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Um die Dosisleistung zu vermindern, die der Patient von der Röntgenstrahlquelle erfährt, sind verschiedene Alternativen alleine oder in Kombination möglich. Der Ort der Dosisverminderung ist hierbei unwichtig. Dies kann bereits in der Röntgenstrahlquelle selbst, als Vorschaltmaßnahme an der Röntgenstrahlquelle oder in Nähe des Patienten erfolgen. Wichtig ist lediglich die Anordnung der Abschwächung im Strahlengang zwischen Quelle und Patient.
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Zur Verminderung der Dosisleistung wird ein Filter zwischen Röntgenquelle und Patient gebracht. Dieses wird in Abhängigkeit des Abstandes in den Strahlengang der Röntgenstrahlung zwischen Röntgenquelle und Patient gebracht oder wieder daraus entfernt. Im Gegensatz zu bekannten fest installierten Filtern ist dieses erfindungsgemäß nur abstandsabhängig eingeschwenkt, also zwischen Röntgenquelle und Patient vorhanden, z. B. wenn die den Patienten treffende Dosisleistung sonst zu hoch wäre. Somit ist der Filter bei Vergrößerung des Abstands zwischen Patient und Röntgenquelle auch wieder ausschwenkbar, wodurch wieder volle Dosisleistung und somit volle Bildqualität der Röntgenbildgebung hergestellt wird. Als Filter kann ein Metallfilter, z. B. ein Kupferfilter benutzt werden. Derartige Kupferfilter sind in vielen Röntgenstrahlquellen bereits vorhanden, müssen jedoch vom Arzt vor Beginn der Behandlung bzw. der Bildgebung manuell eingeschwenkt werden. Eine entsprechende Wechselwirkung mit dem Sicherheitsmindestabstand ist dort nicht vorgesehen.
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Gemäß der Erfindung wird der Filter motorisch zwischen Röntgenquelle und Patienten gebracht. Das gesamte Verfahren ist somit automatisierbar. Es ist kein Personal zur händischen Einschwenkung nötig.
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Ist die maximale Dosisleistung der Röntgenquelle durch eine leistungsbegrenzte Strom-Spannungs-Kennlinie vorgeben, so kann zur Verminderung der Dosisleistung eine Kennlinie mit niedrigerer maximaler Dosisleistung benutzt werden. Durch die Kennlinienumschaltung in der Röntgenstrahlquelle bzw. der zugehörigen Ansteuerung wird ebenfalls die Dosisausgangsleistung reduziert, was ebenfalls eine Annäherung des Patienten an die Röntgenstrahlquelle ohne Überschreitung der maximalen Eintrittsdosisleistung an ihm erlaubt. Eine derartige Absenkung der Dosisleistung ist rein elektronisch zu lösen, d. h. es müssen keine beweglichen Teile wie oben in den Röntgenstrahlengang eingeschwenkt werden. Die Dosisleistungsverminderung durch Auswahl einer anderen Kennlinie kann alternativ oder zusätzlich zum Einschwenken der oben genannten Strahlungs- bzw. Dosisfilter benutzt werden.
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Als alternative Kennlinien zur Kennlinie maximaler Dosisleistung können zu dieser selbstähnliche Kennlinien mit verschiedenen begrenzten Strahlströmen und Spannungen verwendet werden. Die Strahlcharakteristik der Strahlquelle bleibt erhalten, lediglich die Ausgangsleistung wird verringert. Nachfolgende Bildbearbeitung etc. muss nicht an eine neue Kennlinie der Röntgenquelle angepasst werden. Außerdem wird so das Regelverhalten der Dosisleistungsregelung nicht wesentlich verändert.
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Zur Verminderung der Dosisleistung kann alternativ oder zusätzlich zu den oben genannten Alternativen die Röntgenquelle abgeschaltet werden. Hierdurch kann, sozusagen als Ultima Ratio, die Röntgeneinstrahlung auf den Patienten komplett unterbunden werden, falls beim aktuellen Abstand zwischen Patient und Röntgenquelle die von der Röntgenquelle abgegebene Dosisleistung nicht anderweitig so weit abgesenkt werden kann, dass der Patient gefahrlos bestrahlt wird. Eine Röntgenbildgebung ist allerdings dann nicht mehr möglich.
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Die Dosisleistung kann in einer mehrstufigen Eskalationsprozedur verändert, also abgesenkt oder angehoben, werden. Hierbei wird, z. B. bei Annäherung des Patienten an die Röntgenstrahlquelle sukzessiv die Dosisleistung in mehreren Eskalationsstufen stufenweise herabgesetzt, so dass der kritische Mindestabstand von Patient und Rötengenstrahlquelle mit dessen Annäherung an die Quelle stets so sinkt, dass der Patient diesen nie erreicht. Bei Entfernung des Patienten von der Quelle kann sukzessiv die Dosisleistung der Röntgenquelle wieder erhöht werden, sobald der Patient den Sicherheitsabstand der nächsthöheren möglichen Dosisleistung passiert hat.
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Hinsichtlich der Röntgeneinrichtung wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch eine Röntgeneinrichtung zur Durchleuchtung eines in variablem Abstand zu einer Röntgenquelle platzierbaren Patienten, mit einer Einrichtung zur vom Abstand abhängigen Veränderung der von der Röntgenquelle abgebbaren Dosisleistung.
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Die erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung wurde weiter oben in vielen Aspekten bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren, auch hinsichtlich ihrer Vorteile erläutert.
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Als Einrichtung zur vom Abstand abhängigen Veränderung der Dosisleistung kommen somit die genannten zwischen Röntgenquelle und Patient einschwenkbaren Filter zur Reduzierung der Dosisleistung, z. B. Metallfilter bzw. Kupferfilter im Röntgenstrahlengang, in Frage.
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Zusätzlich kann die Einrichtung eine Einrichtung zur Auswahl verschiedener Kennlinien mit verschiedener maximaler Dosisleistung umfassen, wenn die maximale Dosisleistung der Röntgenquelle durch eine leistungsbegrenzte Strom-Spannungs-Kennlinie vorgegeben ist. Dies ist z. B. eine ensprechend angepasste Ansteuerung der Röntgenstrahlquelle bzw. der Röntgenstrahlröhre, also z. B. ein entsprechend mit einem Kennlinienfeld ausgerüsteter Generator.
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Die Einrichtung kann auch eine Einrichtung zur Auslösesperrung der Röntgenquelle umfassen. Bei Unterschreitung eines Minimalabstandes ist dann die Röntgenquell nicht mehr anschaltbar bzw. kein Röntgenbelichtungsschuss mehr auslösbar. Die ist z. B. durch einen einfachen mechanischen Schalter realisierbar.
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Natürlich muss die Röntgeneinrichtung, soll das Verfahren automatisiert werden, über Komponenten wie einen Abstandssensor für die Entfernung bzw. den Abstand des Patienten von der Röntgenstrahlquelle, eine entsprechende Ablaufsteuerung, z. B. durch Hard- oder Softwarelösungen in einem Röntgensystem, und weitere plattselbstverständliche Systemkomponenten verfügen.
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Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:
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1 einen urologischen Untertischdurchleuchtungsarbeitsplatz mit Patient und stehendem Urologen,
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2 den Arbeitsplatz aus 1 mit sitzendem Urologen und abgesenktem Patienten
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3 die Röntgenstrahlquelle aus 1 in vergrößerter Darstellung,
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4 ein der Röntgenstrahlquelle aus 1 zugehöriges Kennlinienfeld.
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1 zeigt einen urologischen Arbeitsplatz 2 mit einem Patienten 4 und einem Arzt 6. Der Arbeitsplatz 2 umfasst einen Röntgen-C-Bogen 8 und einen Patiententisch 10, auf dessen Tischplatte 12 der Patient 4 ruht. Die Tischplatte 12 ist auf einem Sockel 14 in Richtung des Doppelpfeils 16 höhenverstellbar gelagert. Die Höhenverstellung erfolgt in nicht näher erläuterter Weise durch Betätigung des Bedienhebels 42.
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Der Röntgen-C-Bogen 8 umfasst einen C-förmigen Tragarm 18, an dessen Enden jeweils eine Röntgenstrahlquelle 20 und ein Röntgenbildverstärker 22 angeordnet sind. In der Röntgenstrahlquelle 20, genauer gesagt einer darin enthaltenen, nicht dargestellten Röntgenröhre, wird vom Fokuspunkt 24 aus Röntgenstrahlung 26, in 1 dargestellt durch einen Strahlkegel, entlang eines Zentralstrahls 28 zum Röntgenbildverstärker 22 hin ausgesandt. Die Röntgenstrahlung durchdringt hierbei den Patienten 4, um von dessen Körperinnerem in bekannter Weise ein Röntgenbild 30 zu erzeugen, welches auf einem Monitor 32 dem Arzt 6 angezeigt wird. Da die Röntgenstrahlquelle 20 unterhalb der Tischplatte 12 angeordnet ist, spricht man beim Arbeitsplatz 2 von einer Untertischanordnung, die Erfindung lässt sich natürlich auf sämtliche anderen Anordnungen, z. B. Obertisch, übertragen.
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Da der Patient 4 auf der Tischplatte 12 aufliegt, ist die Oberseite 34 der Tischplatte 12 die tiefst mögliche Position, an welcher der Patient 4 bzw. eines seiner Körperteile mit seiner Unterseite 36 zu liegen kommt. Dies ist gleich bedeutend mit der Tatsachse, dass die kleinst mögliche Entfernung zwischen dem Fokuspunkt 24 und dem Körper des Patienten 4 die Entfernung zwischen Fokuspunkt 24 und der Oberseite 34 der Tischplatte 12 ist. In 1 ist diese Entfernung in Form des tatsächlichen aktuellen Abstandes 38a zwischen Patient 4 und Fokuspunkt 24 als Doppelpfeil eingezeichnet. Bei einer Höhenverstellung des Patiententisches 10 bzw. der Tischplatte 12 verändert sich dieser aktuelle Abstand 38a, z. B. wird er beim Absenken der Tischplatte 12 in Richtung auf die Röntgenstrahlquelle 20 zu, kleiner.
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Jede Röntgenstrahlquelle 20 besitzt konstruktionsbedingt oder durch ihre anlagenseitige bzw. generatorseitige Anschaltung eine maximale Dosisausgangsleistung Pmax an Röntgenstrahlung 26, welche im Extremfall komplett auf den Körper des Patienten 4 auftrifft. Bei gegebener bzw. fester Ausgangsleistung der Röntgenstrahlquelle 20 hängt dann die am Ort des Eintreffens den Patienten 4 belastende sogenannten Hauteintrittsdosisleistung Pein gemäß einem quadratischen Abstandsgesetz vom Abstand 38a und Pmax ab. Für diese am Patienten eintreffende Hauteintrittsdosis Pein existieren z. B. gesetzlich vorgeschriebene Grenzwerte Pgrenz, welche nicht überschritten werden dürfen. Aus der Strahlgeometrie der Röntgenstrahlung 26 und dem Abstand 38a ist somit ein Mindestabstand 40a des Patienten 4 vom Fokuspunkt 24 errechenbar, welcher mindestens einzuhalten ist, damit der Patient 4 nur mit der maximal zulässigen Hauteintrittsdosis Pein ≤ Pgrenz bestrahlt wird.
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Solange sich also die Oberseite 34 der Tischplatte 12 in 1 im Abstandsbereich A befindet, d. h., dass der aktuelle Abstand 38a größer als der Mindestabstand 40a ist, was in 1 zutrifft, ist auch bei maximaler Ausgangsleistung Pmax der Röntgenstrahlquelle 20 immer sichergestellt, dass der Patient 4 nicht mit einer unzulässig hohen Hauteintrittsdosis Pein > Pgrenz der Röntgenstrahlung 26 bestrahlt wird. Deshalb wird die Röntgenstrahlquelle im gesamten Abstandsbereich A mit der Ausgangsleistung PA = Pmax betrieben.
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Im gesamten Abstandsbereich A kann daher der Arzt die Tischplatte 12 durch den Bedienhebel 42 solange verstellen bis der eine für ihn ergonomisch günstige Behandlungsposition bzw. Arbeitsposition gefunden hat, um Maßnahmen am Patienten 4 durchzuführen. In 1 z. B. führt der Arzt 6, ein Urologe, stehend auxiliäre Maßnahmen am Patienten unter Röntgenkontrolle, d. h. bei eingeschalteter Röntgenstrahlung 26 durch.
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Nach der Durchführung der auxiliären Maßnahmen beginnt lückenlos die Behandlung des Patienten 4. 2 zeigt deshalb den Arbeitsplatz 2 aus 1 zu einem späteren Zeitpunkt, wenn nämlich der Arzt 6 am Patienten 4 einen endourologischen Eingriff unter Röntgenkontrolle durchführt. Um die ergonomischen Bedürfnisse des Arztes 6 während der Behandlung zu erfüllen, hat dieser hierzu Platz auf einem Stuhl 44 genommen. Hierfür wäre die in 1 gezeigte Position des Patienten 4 ungeeignet. Um zusätzlich den Patienten 4 in eine für den Arzt 6 ergonomisch günstige Arbeitsposition zu verfahren, hat der Arzt 6 mit Hilfe des Bedienhebels 42 die Tischplatte 12 zusammen mit dem Patienten 4 in Richtung zur Röntgenstrahlquelle 20 hin, also in Richtung des Pfeils 46, abgesenkt.
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Die Oberseite 34 der Tischplatte 12 und damit die Unterseite 36 des Patienten 4 weist nun einen gegenüber 1 veränderten, nämlich kleineren aktuellen Abstand 38b vom Fokuspunkt 24 auf. Würde die Röntgenstrahlquelle 20 weiterhin mit der in 1 erläuterten maximalen Dosisleistung PA strahlen, wäre die Unterseite 36 des Patienten 4 mit einer unzulässig hohen Hauteintrittsleistung Pein > Pgrenz von Röntgenstrahlung 26 bestrahlt, was eine unerlaubte Situation darstellt. Aus diesem Grund ist die Ausgangsdosisleistung der Röntgenstrahlquelle 20 in 2 reduziert auf einen Wert PC < PA. Für die in 2 gewählte Ausgangsleistung PC der Röntgenquelle 20 ergibt sich deshalb ein gegenüber dem Mindestabstand 40a verringerter Mindestabstand 40c. Da der aktuelle Abstand 38b des Patienten 4 vom Fokuspunkt 24 größer ist als der Mindestabstand 40c, erfährt der Patient weiterhin lediglich eine Hauteintrittsdosisleistung Pein < Pgrenz durch die Röntgenstrahlung 26, welche kleiner als die maximal erlaubte Hauteintrittsdosis ist.
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Aus 2 ist weiterhin ersichtlich, dass, geht man von einer Ausgangssituation nach 1 aus, beim Absenken in Richtung des Pfeils 46 die Oberseite 34 der Tischplatte 12 die Abstandsbereich A bis F durchläuft. In jedem dieser Abstandbereiche wird die Röntgenstrahlquelle 20 mit einer stets kleiner Leistung PF < PE < PD < PC < PB < PA betrieben. Zum Fokuspunkt 24 hin sind die entsprechenden Abstandsbereiche A–E deshalb jeweils durch die ihnen zugeordneten aus der jeweiligen Leistung berechneten Mindestabstände 40a–e begrenzt.
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Bei Erreichen jedes Mindestabstandes 40a–e wird die Leistung der Röntgenstrahlquelle 20 sukzessiv und stufenweise reduziert, so dass sich der geltende Mindestabstand auf den nächstfolgenden Mindestabstand reduziert. So wird beim Absenken der Tischplatte 12 aus der in 1 dargestellten Position – dort gilt der Mindestabstand 40a – zunächst die Ausgangsleistung PA bei Erreichen des Mindestabstandes 40a auf die Ausgangsleistung PB reduziert, weshalb fortan der Mindestabstand 40b gilt. Ein weiteres Absenken der Tischplatte 12 durch den Bereich B hindurch führt schließlich dazu, dass dieser die Abstandsgrenze 40b erreicht, so dass die Ausgangsleistung der Röntgenstrahlquelle 20 wiederum um einen bestimmten Wert auf die Ausgangsleistung PC abgesenkt wird, weshalb sich der fortan gültige Mindestabstand auf den Abstand 40c verringert.
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Dieses Vorgehen endet, wenn nach Durchlaufen des Abstandsbereiches E der Mindestabstand 40e erreicht ist. Unter dem Mindestabstand 40e ist keine weitere Reduzierung der Ausgangsleistung der Röntgenstrahlquelle 20 möglich bzw. sinnvoll, da dann keine effektive Röntgenbildgebung am Arbeitsplatz 2 mehr möglich ist. Deshalb wird im Abstandsbereich F die Röntgenstrahlquelle 20 komplett abgeschaltet bzw. eine Auslösung der Röntgenstrahlquelle 20 für einen Belichtungsschuss verhindert.
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Beim Hochfahren des Patiententisches 10 entgegen der Richtung des Pfeils 46 werden die entsprechenden Abstandsbereiche F–A in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen, weshalb die Ausgangsleistung der Röntgenstrahlquelle sukzessiv um die oben genannten Leistungsstufen erhöht wird. Erreicht die Oberseite 34 der Tischplatte 12 den Mindestabstand 40a, und bewegt sich die Tischplatte 12 fortan im Abstandsbereich A, kehrt die Röntgenstrahlquelle zu ihrer maximalen Ausgangsleistung PA zurück.
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Für die stufenweise Abschwächung der Ausgangsleistung der Röntgenstrahlquelle wird also ein sogenanntes Eskalationsverfahren verwendet, dessen Bewerkstelligung anhand der 3 und 4 erläutert wird.
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3 zeigt eine Teilansicht der Röntgenstrahlquelle 20 aus 1 bzw. 2, wobei der Fokuspunkt 24 der nicht dargestellten Röntgenrohre als Quelle der Röntgenstrahlung 26 eingezeichnet ist. Zur globalen Leistungsbegrenzung der von der Röntgenstrahlquelle 20 abgebbaren Röntgenstrahlung 26 sind beim Entwurf bzw. der Konzeption des Arbeitsplatzes 2 primäre Aluminiumfilter 48 fest in der Röntgenstrahlquelle 20 angebracht, z. B. in dieser verschraubt. Die Aluminiumfilter 48 begrenzen die maximal am Fokuspunkt 24 abgebbare interne Röntgenleistung Pintern > Pmax der Röntgenröhre, so dass an der Austrittsöffnung 50 der Röntgenstrahlquelle 20 eben nur eine maximale Leistung Pmax abgegeben werden kann.
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Zusätzlich sind in der Röntgenstrahlquelle 20 Kupferfilter 52a–c vorgesehen, welche in Richtung des Pfeils 54 unabhängig voneinander in den Strahlengang der Röntgenstrahlung 26 ein- und ausschwenkbar sind. Hierzu sind sie auf nicht näher erläuterten Achsen 55 gelagert, die von einem Motor 56 angetrieben sind. In 3 ist im Gegensatz zu 1 der erste Kupferfilter 52a bereits in Strahlengang der Röntgenstrahlung 26 eingeschwenkt, wodurch die Dosisaustrittsleistung der Röntgenstrahlquelle 20 vom Wert PA auf den Wert PB reduziert ist. Die in 3 dargestellte Konfiguration von eingeschwenktem Kupferfilter 52a und ausgeschwenkten Kupferfiltern 52b und c gilt daher für den Abstandsbereich B. Hierbei sinkt zwar der Grobkontrast im Röntgenbild 30, es kann aber bei fortgesetzter Bildgebung auch unterhalb des bisherigen Mindestabstandes 40a weiter gearbeitet werden.
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Zum Erreichend einer weiteren Abschwächung der Ausgangsleistung der Röntgenstrahlquelle 20 auf den Wert PC ist eine weitere Maßnahme ergriffen, welche anhand 4 erläutert wird. In 4 ist das Kennlinienfeld der Röntgenstrahlquelle 20 bzw. des zugehörigen, d. h. die Röntgenröhre betriebenen, Generators 60 dargestellt. In 4 sind der Strahlstrom auf der Abszisse und die Generatorspannung auf der Ordinate für zwei verschiedene Arbeitskennlinien 62a und b angetragen. Die von der Röntgenstrahlquelle 20 maximal abgebbare Dosisausgangsleistung Pmax – unter Berücksichtigung der fest installierten Aluminiumfilter 48 – ist durch die Leistungshyperbel 58 vorgegeben, die von der Arbeitskennlinie 62a angefahren wird.
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Zur Absenkung der von der nicht dargestellten Röntgenröhre am Fokuspunkt 24 ausgesandten internen Dosisleistung Pintern wird im Abstandsbereich C, D und E, wie z. B. in 2, durch die Anlagensteuerung bzw. den Generator 60 die Röntgenstrahlquelle 20 auf eine zweite Leistungshyperbel 58b umgeschaltet. Sie wird also mit einer anderen Kennlinie 62b betrieben, welche sich durch eine gegenüber der Leistungshyperbel 58a begrenzte maximale Ausgangsleistung Pintern der Röntgenröhre auszeichnet. Eine nicht dargestellte Belichtungskorrektur im Röntgensystem übernimmt in gewissen Grenzen den Ausgleich der geringeren Empfängerdosis, das Bild 30 wirkt verrauschter, aber es kann weiter gearbeitet werden.
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Somit wird die am Fokuspunkt 24 erzeugte, bereits nach der Kennlinie 58b verminderte Dosisleistung durch das in den Abstandsbereichen B, C, D und E eingeschwenkte Kupferfilter 52a an der Austrittsöffnung 50 auf den Maximalwert PC reduziert.
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Zur weiteren Reduzierung der Ausgangsleistung der Röntgenstrahlquelle 26 werden im Abstandsbereich D zusätzlich der zweite Kupferfilter 52b und dem Abstandsbereich E zusätzlich der dritte Kupferfilter 52c in die Röntgenstrahlung 26 eingeschwenkt. Mit derart reduzierter Ausgangsleistung PE bei eingeschwenkten Kupferfiltern 52a–c und reduzierter Kennlinie 62b kann die Tischplatte, wie bereits erwähnt, bis auf den Mindestabstand 40e zum Fokuspunkt 24 hin verfahren werden.
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Bei Unterschreiten des Mindestabstandes 40e schaltet der Generator 60 die Röntgenröhre ab, so dass am Fokuspunkt 4 keine weitere Röntgenstrahlung 26 erzeugt wird. Die Ausgangsleistung PF ist also Null. Der Generator 60 wirkt sozusagen als Auslösesperre der Röntgenquelle 20.
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Die sich an den Leistungshyperbeln 58a und 58b orientierenden Arbeitskennlinien 62a und b sind selbstähnlich, so dass sich die Strahlungscharakteristik bzw. das Betriebsverhalten der Röntgenstrahlquelle 20 auch bei gemäß Leistungshyperbel 58b reduzierte Ausgangsleistung nicht verändert, was dazu führt, dass das röntgenologische Verhalten des Arbeitsplatzes 2 bis zur Grenzeleistung identisch ist. Lediglich die Bildqualität ändert sich bei jedem Übergang zwischen zwei Abstandsbereichen.
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Sowohl das Ein- und Ausschwenken der Kupferfilter 52a–c als auch die Umschaltung der Arbeitskennlinien 62a und b erfolgt voll automatisch je nach ermittelten Abstand 38a, b, so dass sich der Arzt 6 lediglich auf das Absenken oder Anheben der Tischplatte 12 mit Hilfe des Bedienhebels 42 zu konzentrieren braucht. Der Arzt 6 wird auf dem Monitor 32 auf die aktuelle Tischposition bzw. das Erreichen oder den Abstand von verschiedenen Mindestabstände 40a–e informiert. So kann er sich z. B. entscheiden, durch Höherfahren des Tisches 12 um wenige cm Röntgenstrahlung 26 höherer Dosisleistung zur Verfügung zu haben, wenn er dabei eine Grenze zwischen zwei Abstandsbereichen überschreitet. Dies hat für den Arzt bei einer minimalen Einbuße an Komfort zu bedeuten, dass er ein Röntgenbild 30 verbesserter Bildqualität erhält.
