-
Die
Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung zur Halterung des Kopfes
eines auf einer Patientenliege eines Tomographiegerätes gelagerten
Patienten in einer Kopfschale.
-
Bei
Untersuchungen des Kopfes eines auf einer Patientenliege gelagerten
Patienten mit Hilfe eines Tomographiegerätes, beispielsweise mittels
eines Computertomographiegerätes,
ist es zur Vermeidung von Bildartefakten aufgrund von ungewollten Kopfbewegungen
notwendig, den Kopf während
der Untersuchung zu fixieren.
-
Aus
der
DE 10 2004
050 366 A1 , der
DE
196 27 645 A1 , der
WO 97/00660 A1 und der
DE 87 04 798 U1 sind in
unterschiedlichen Ausführungsformen an
die Patientenliege ankoppelbare Haltevorrichtungen zur Halterung
des Kopfes bekannt, die eine Kopfschale aus einem für Röntgenstrahlen
durchlässigen Material,
z. B. faserverstärkten
Kunststoff, aufweisen. Die Kopfschale ist dabei starr ausgebildet
und so dimensioniert, dass unterschiedlich große Kopfformen in der Schale
lagerbar sind. Bei allen Ausführungsformen
der Halterungsvorrichtung wird die Bewegung eines in die Kopfschale
gelagerten Kopfes über
zumindest ein Anschlagmittel in einer Raumrichtung eines mit dem
Tomographiegerät
verbundenen Koordinatensystems unterbunden.
-
Zur
Abklärung
eines medizinischen Befundes ist es in vielen Situationen notwendig,
tomographische Bilder von einem bestimmten Bereich des Kopfes von
ganz verschiedenen bildgebenden Modalitäten zu generieren. So wäre es beispielsweise denkbar,
dass im Rahmen der Untersuchung des Kopfes tomographische Bilder
mittels eines Computertomographiegerätes, eines Magnetresonanztomographiegerätes und/oder
eines PET-Gerätes in kurzen
Zeitabständen
nacheinander erzeugt werden müssen.
Darüber
hinaus kann es erforderlich sein, eine Analyse von Hirnaktivitäten in bestimmten
Regionen des Kopfes über
eine bestimmte Zeit hinweg durchzuführen. Die Analyse erfolgt dabei
typischerweise auf der Grundlage der Auswertung einer Abfolge von
tomographischen Bildern, die in zeitlichen Ab ständen von Stunden bis hin zu
Jahren mittels eines bestimmten Tomographiegerätes aufgezeichnet wurden. In
beiden genannten Situationen besteht die Notwendigkeit, den Kopf
vor Beginn der jeweiligen Untersuchung neu zu positionieren. Die
erfassten Bilder müssen
im Rahmen eines Registrierverfahrens anschließend so zueinander ausgerichtet
werden, dass korrespondierende Bildbereiche auch dieselbe Region
im Inneren des Kopfes abbilden. Bereits geringe Unterschiede in
der Lagerung des Kopfes in aufeinanderfolgenden tomographischen
Untersuchungen erhöhen
den Aufwand einer solchen Registrierung oder machen sie in Extremfällen sogar
unmöglich.
Eine reproduzierbare Lagerung des Kopfes ist bei der bekannten Haltevorrichtung
kaum möglich.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Haltevorrichtung zur Halterung
des Kopfes eines auf einer Patientenliege eines Tomographiegerätes gelagerten
Patienten in einer Kopfschale so auszugestalten, dass eine Registrierung
von tomographischen Bildern unter geringem Aufwand auch dann möglich ist,
wenn der Kopf des Patienten zwischen den Untersuchungen von neuem
positioniert werden muss.
-
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen,
eine Haltevorrichtung zur Halterung des Kopfes eines auf einer Patientenliege
eines Tomographiegerätes
gelagerten Patienten in einer Kopfschale so auszugestalten, dass
die Kopfschale zur reproduzierbaren Lagerung des Kopfes in z-Richtung
und/oder in x-Richtung und/oder in y-Richtung eines mit dem Tomographiegerät verbundenen
Koordinatensystems, ein Anschlagmittel aufweist, an welchem der
Kopf im Falle einer eingenommenen reproduzierbaren Lage unmittelbar
anliegt, wobei das Anschlagmittel ein Referenzmittel aufweist, welches
in von dem Tomographiegerät
erzeugten tomographischen Bildern abgebildet wird und als Orientierungsmaß und/oder
als Längenmaß dient.
-
Das
Referenzmittel der erfindungsgemäßen Kopfschale
ist somit fest in das tomographische Bild kodiert und kann beispielsweise
den Arzt bei der Erstellung einer Diagnose durch einen unmittelbaren Vergleich
des Referenzmittels mit einer bestimmten Region des Gehirns als
Orientierungsmaß zur
Abschätzung
der Lage und/oder als Längenmaß zur Abschätzung der
Dimensionen dienen. Es wäre
aber auch denkbar, dass im Rahmen eines automatisierten Registrierverfahrens
das abgebildete Referenzmittel automatisch mit Methoden der digitalen
Bildverarbeitung detektiert und ausgewertet wird.
-
Durch
das im tomographischen Bild abgebildete Referenzmittel kann beispielsweise
eine Gerade definiert werden, die eine durch die geometrische Anordnung
der Haltevorrichtung in Bezug auf das Tomographiegerät definierte
Lage zu dem Koordinatensystem besitzt. Somit wäre es mit einfachen Mitteln möglich, die
Position der Haltevorrichtung in Bezug auf das Tomographiegerät auch nach
der Untersuchung zu einem späteren
Zeitpunkt genau zu bestimmen.
-
Vorteilhaft
kann mit zwei oder drei Anschlagmitteln auf einfache Weise gewährleistet
werden, dass der Kopf auch bei Neulagerung zwischen den einzelnen
tomographischen Untersuchungen dieselbe reproduzierbare Lage einnimmt.
Durch Einnahme einer solchen Lage reduziert sich der für die Registrierung
der Bilder notwendige Rechenaufwand in einem erheblichen Maße. Im Idealfall
kann bei exakter Übereinstimmung
der Lage auf eine Registrierung der Bilder vollständig verzichtet
werden. Das vorgesehene Anschlagmittel begrenzt jeweils die Lagerung
des Kopfes in einer Dimension des dem Tomographiegerät zugeordneten
Koordinatensystems. Eine solche Begrenzung lässt sich mit einfachen mechanischen
Mitteln unter geringem herstellerischem Aufwand realisieren.
-
Vorzugsweise
ist das Anschlagmittel aus Plexiglas hergestellt. Plexiglas ist
für Röntgenstrahlen
im Wesentlichen transparent, so dass durch das Anschlagmittel keine
Bildartefakte entstehen.
-
Ein
besonders einfacher Aufbau der Haltevorrichtung ist dann gegeben,
wenn dass Anschlagmittel eine Form aufweist, die einem gleichschenkligen
Dreieck entspricht.
-
Vorzugsweise
ist das Referenzmittel aus einer Mehrzahl von in einer Linie hintereinander
angeordneten Bohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern gebildet.
Ein solches Referenzmittel ist mit geringem Aufwand herstellbar
und kann sowohl als Orientierungsmaß als auch als Längenmaß dienen. Das
Längenmaß ist beispielsweise
durch die vordefinierten Durchmesser der Bohrungen aber auch durch
die vordefinierten Abstände
der Bohrungen zueinander gegeben. Als Orientierungsmaß dient
dabei die Linie, die aus den Mittelpunkten der Bohrungen, gebildete
wird.
-
Das
Anschlagmittel weist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung ein Verstellmittel auf, mit welchem die relative Lage
zwischen dem Anschlagmittel und der Haltevorrichtung einstellbar
ist. Auf diese Weise ist es möglich,
dass die Lagerung des Kopfes an die individuellen Erfordernisse
der Untersuchung oder an individuelle Kopfmaße des Patienten angepasst
werden kann.
-
Vorzugsweise
ist der Haltevorrichtung ein Erfassungsmodul zugeordnet, mit welchem
Positionsdaten über
die relative Lage zwischen dem Anschlagmittel und der Kopfschale
und/oder der Patientenliege elektronisch erfassbar sind. Daten über die
Position des Anschlagmittels stehen den zukünftigen tomographischen Untersuchungen
somit prinzipiell zur Verfügung,
so dass das Anschlagmittel bei jeder Untersuchung auf dieselbe Position
einstellbar ist.
-
Der
Haltevorrichtung ist darüber
hinaus vorteilhaft ein Speichermodul zugeordnet, mit welchem Rohdaten
eines Untersuchungsbereiches des Kopfes zusammen mit den Positionsdaten
abspeicherbar sind. Dadurch, dass die Positionsdaten und die Rohdaten
zusammen und nicht getrennt abgespeichert werden, reduziert sich
die Gefahr einer Fehlzuordnung zwischen Bildrohdaten und Positionsdaten
und somit die Gefahr einer falschen Interpretation der Ortsinformation
im Bild.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Unteransprüchen sind
in den folgenden schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
-
1 in
perspektivischer Teilansicht eine Haltevorrichtung mit einer Kopfschale
gemäß dem Stand
der Technik, in welcher der Kopf eines Patienten gelagert ist,
-
2 in
perspektivischer Ansicht die erfindungsgemäße Haltevorrichtung mit drei
in x-, y- und z-Richtung angeordneten Anschlagmitteln, welche eine
reproduzierbare Lagerung des Kopfes ermöglichen,
-
3 in
perspektivischer Ansicht ein Computertomographiegerät mit einer
Patientenliege, die eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung zur Halterung
des Kopfes aufweist, und
-
4 in
Seitenansicht das Anschlagmittel der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel.
-
In 1 ist
eine Haltevorrichtung gemäß dem Stand
der Technik zu sehen, bei der in einer Kopfschale 1 der
Kopf 5 eines Patienten für eine Untersuchung mittels
eines Tomographiegerätes
gelagert ist. Die Kopfschale 1 ist aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial
hergestellt, welches gegenüber
Röntgenstrahlen
im Wesentlichen transparent und so dimensioniert ist, dass Köpfe von
Patienten mit unterschiedlich großen Kopfdurchmessern gelagert
werden können.
Die Kopfschale 1 muss also so bemessen sein, dass auch
ein Kopf mit großem Querschnitt
noch bequem in der Kopfschale 1 gelagert werden kann, was
dazu führt,
dass im Regelfall zwischen der Begren zung der Kopfschale 1 und
dem Kopf 5 ein gewisses Spiel vorhanden ist. Die Kopfschale 1 weist
in keiner Dimension eines mit dem Tomographiegerät verbundenen Koordinatensystems eine
ausgezeichnete Position zur Lagerung des Kopfes auf, so dass die
Lagerung des Kopfes 5 zwischen verschiedenen Untersuchungen
im Regelfall unterschiedlich ausfallen wird, und, wenn überhaupt,
nur zufallsbedingt übereinstimmen
kann.
-
2 zeigt
in perspektivischer Teilansicht eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung
zur Halterung des Kopfes in einer Kopfschale 1. Die Kopfschale 1 weist
zur reproduzierbaren Lagerung des Kopfes in z-, x- und y-Richtung
eines mit dem Tomographiegerät
verbundenen Koordinatensystems jeweils ein Anschlagmittel 2, 3, 4 auf,
an welchem der Kopf bei Lagerung unmittelbar anliegt. Durch die
vorgesehenen Anschlagmittel 2, 3, 4 wird
somit die Lagerung des Kopfes in einer Dimension begrenzt. Mit dem
Anlegen des Kopfes an das jeweilige Anschlagmittel 2, 3, 4 wird
damit automatisch gewährleistet,
dass sich der Kopf zwischen aufeinanderfolgenden tomographischen
Untersuchungen bezüglich
des Tomographiegerätes
in derselben Lage befindet.
-
Das
jeweilige Anschlagmittel 2, 3, 4 besteht aus
einer aus Plexiglas hergestellten Platte. Die Anschlagmittel 2, 4 in
z- und y-Richtung haben im Wesentlichen die Form eines Rechtecks.
Das Anschlagmittel 3 in x-Richtung hat die Form eines gleichschenkligen
Dreiecks. Es können
aber auch andere Materialen und andere Formen gewählt werden.
Entscheidend ist lediglich, dass durch das jeweilige Anschlagmittel 2, 3, 4 eine
Begrenzung der Lagerung des Kopfes in einer Raumrichtung gegeben
ist.
-
Jedes
Anschlagmittel 2, 3, 4 weist in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel
ein Referenzmittel 8, 9, 10 auf, welches
sich in den erzeugten tomographischen Bildern abbildet und als Orientierungsmaß und/oder
als Längenmaß dient.
Die Referenzmittel 8, 9, 10 stehen in
einer fest definierten geometrischen Beziehung zu dem Aufnahmesystem
des Tomographiegerätes.
Die geometrische Beziehung kann beispielsweise in einmalig durchzu führenden
Referenzmessungen genau bestimmt werden. Dadurch, dass sich das
Referenzmittel 8, 9, 10 in dem jeweiligen
tomographischen Bild abbildet, ist es möglich, die genaue Ortslage
in x-, y- und z-Richtung von bestimmten Regionen des Kopfes in Bezug
auf das Koordinatensystem des Tomographiegerätes auch zu einem späteren Zeitpunkt
nach der Untersuchung genau anzugeben.
-
Durch
das vorgesehene Referenzmittel 8, 9, 10 können dadurch
Positionierungsfehler, beispielsweise bei einer durchzuführenden
Intervention, vermieden werden, die dadurch zustande kommen, dass
Bilddaten und Positionsdaten zueinander falsch zugeordnet werden
oder dadurch entstehen, dass der Positionszähler des Tomographiegerätes zur
Erfassung von Positionsdaten fehlerhaft arbeitet. Das in dem tomographischen
Bild abgebildete Referenzmittel 8, 9, 10 dient
darüber
hinaus bei der unmittelbaren Betrachtung der Bilder als Orientierungshilfe und
zur Einschätzung
von Dimensionen im Bild. Es wäre
ebenso denkbar, das abgebildete Referenzmittel 8, 9, 10 mit
Methoden der digitalen Bildverarbeitung, beispielsweise über eine
Kontur- oder Mustererkennung, zu detektieren. Auf der Grundlage
der so gewonnen Information kann anschließend eine automatische Registrierung
bzw. Ausrichtung der mit unterschiedlichen Modalitäten aufgezeichneten
Bilder zueinander erfolgen.
-
In
dem gezeigten Beispiel wird das Referenzmittel 8, 9, 10 durch
hintereinander in einer Linie angeordnete Bohrungen 17 gebildet,
die in der Richtung der Linie einen zunehmenden Durchmesser aufweisen.
Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
sind nur einige Bohrungen mit dem Bezugszeichen 17 versehen.
Der Durchmesser der Bohrungen 17 und der Abstand zwischen
den Bohrungen 17 bilden dabei das Längenmaß. Als Orientierungsmaß dient
die durch die Mittelpunkte der Bohrungen 17 gebildete Linie.
Prinzipiell eignet sich jede beliebige geometrische Form oder geometrische
Anordnung von Elementen, durch die ein Richtungsmaß und ein
Längenmaß definiert
werden.
-
Anstelle
von Bohrungen 17 wäre
es ebenso denkbar, kreisförmige
Elemente einzusetzen, die auf das Anschlagmittel 2, 3, 4 aufgeklebt
oder in das Material des Referenzmittels 2, 3, 4 eingebracht
sind und gegenüber
der Röntgenstrahlung
eine stärkere Schwächungseigenschaft
besitzen als Plexiglas, so dass die Elemente in dem tomographischen
Bild abgebildet werden.
-
Jedem
Anschlagmittel 2, 3, 4 ist ein Verstellmittel 12, 13, 14 zugeordnet,
mit dem die Position des Anschlagmittels 2, 3, 4 in
der jeweiligen Raumrichtung eingestellt werden kann. Auf diese Weise
kann gewährleistet
werden, dass durch die Vorgabe bestimmter Positionen der Anschlagmittel 2, 3, 4 der Kopf
des Patienten in eine Lage gebracht wird, die den Erfordernissen
einer aktuellen Untersuchung angepasst ist.
-
Die
Haltevorrichtung weist zusätzlich
ein Erfassungsmodul 15 auf, mit welchem Positionsdaten über die
relative Lage zwischen dem Anschlagmittel 2, 3, 4 und
der Kopfschale 1 elektronisch erfassbar sind. Positionsdaten
können
beispielsweise indirekt darüber
erfasst werden, dass Impulse eines im Verstellmittel integrierten
Schrittmotors mitgezählt
werden. Eine Erfassung von Positionsdaten wäre ebenso indirekt über die
Auswertung von Dauer und Art der Stromimpulse denkbar, die zum Antrieb
des Verstellmittels eingesetzt werden. Durch die feste geometrische
Beziehung zwischen der an der Patientenliege angebrachten Haltevorrichtung
mit der Kopfschale 1 und dem Aufnahmesystem des Tomographiegerätes ist
mit den Positionsdaten nicht nur die relative Lage des Anschlagmittels 2, 3, 4 in
Bezug zur Kopfschale 1, sondern auch in Bezug zum Tomographiegerät bekannt.
-
Darüber hinaus
ist der Haltevorrichtung ein Speichermodul 16 zugeordnet,
mit welchem Rohdaten eines Untersuchungsbereichs des Kopfes zusammen
mit den Positionsdaten abspeicherbar sind. Das Speichermodul 16 kann
alternativ dazu auch unmittelbar der Rechnereinheit des Tomographiegerätes zugeordnet
sein. Wesentlich ist nur, dass die Positionsdaten und die Bilddaten
unmittelbar miteinander verknüpft
und zu einem späteren
Zeitpunkt auf einfache Weise abrufbar sind. Es besteht somit nicht die
Gefahr, dass eine falsche Zuordnung zwischen Positionsdaten und
Rohbilddaten erfolgen kann, so wie es bei getrennter Abspeicherung
der Daten möglich
wäre.
-
In 3 ist
in perspektivischer Ansicht ein Computertomographiegerät 18 mit
der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung
zu sehen. Die Haltevorrichtung ist über einen nicht dargestellten
Stecker mit integrierten Kontakten zur Herstellung einer elektrischen
Verbindung zwischen Haltevorrichtung und dem Computertomographiegerät mittels
einer Steck- oder Klemmverbindung mit dem Patiententisch 19 einer
Patientenliege 6 gekoppelt. Die Haltevorrichtung kann also
bedarfsweise von dem Patiententisch 19 an- oder abmontiert
werden.
-
Im
Inneren des Computertomographiegerätes 18 befindet sich
ein auf einer Gantry um eine Systemachse 20 drehbar angeordnetes
Aufnahmesystem 21 zur Erfassung von Projektionen eines
Untersuchungsbereichs aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Projektionsrichtungen.
-
Zur
Erfassung von Projektionen des Kopfes 5 wird der Patiententisch 19 durch
die Öffnung 22 im Gehäuse des
Computertomographiegerätes 18 in den
Messbereich des Aufnahmesystems 21 verstellt. Die Abtastung
des Kopfbereiches erfolgt bei Rotation der Gantry unter gleichzeitigem
kontinuierlichem Vorschub des Kopfes 5 in den Messbereich
des Aufnahmesystems 21. Die auf diese Weise durch eine
spiralförmige
Abtastung gewonnenen Projektionen des Kopfbereiches werden an eine
Recheneinheit 23 übermittelt
und zu tomographischen dreidimensionalen Schichtbildern 24 verrechnet,
welche auf einer Anzeigeeinheit 25 darstellbar sind.
-
Das
Abspeichern der zu den Projektionen gewonnenen Rohdaten des Aufnahmesystems 21 erfolgt
zusammen mit den abgespeicherten Positionsdaten der Anschlagmittel 2, 3, 4.
-
4 zeigt
in Seitenansicht die beiden Anschlagmittel 2, 3 in
z- und x-Richtung der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung, bei denen
die in einer Linie angeordneten Bohrungen 17 deutlich erkennbar sind.
Auch hier sind aus Gründen
der Übersichtlichkeit
nur einige der Bohrungen mit einem Bezugszeichen 17 versehen.
Zur Einnahme einer reproduzierbaren Lage des Kopfes 5 wird
der Patient so auf dem Patiententisch positioniert, dass der Kopf 5 des
Patienten an beiden Anschlagmitteln 2, 3 anliegt.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Haltevorrichtung nicht nur
bei Computertomographiegeräten,
sondern bei Tomographiegeräten
im Allgemeinen, beispielsweise bei Magnetresonanztomographiegeräten oder
PET-Geräten,
einsetzbar ist.