DE102011005847B4

DE102011005847B4 - Röntgeneinrichtung

Info

Publication number: DE102011005847B4
Application number: DE102011005847.8A
Authority: DE
Inventors: Oliver Hornung
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2011-03-21
Filing date: 2011-03-21
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2031-03-22
Also published as: CN102688059A; DE102011005847A1; CN102688059B; US20130070907A1

Abstract

Röntgeneinrichtung, mit einem mittels mindestens eines Armes (3) verstellbaren Röntgenstrahler (4) als erste Röntgenkomponente und einem unabhängig von dieser mittels mindestens eines weiteren Armes (3) verstellbaren Aufnahmesystem (5) als weitere Röntgenkomponente, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden jeweils zumindest indirekt eine Röntgenkomponente tragenden Arme (3) in eine Ringstruktur (2) mit Hilfe einer geeigneten, die Arme (3) tragenden Schultergelenkkonstruktion (6) derart platziert werden können, dass sie in der Ringstruktur (2) mit definiertem Formschluss verankert und dass die Röntgenkomponenten (4, 5) gegenüberliegend zueinander gelagert um eine gemeinsame Rotationsachse (11) rotieren können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgeneinrichtung, welche zumindest einen Röntgenstrahler und ein zur Detektion von Röntgenstrahlung vorgesehenes Aufnahmesystem als separat verstellbare Röntgenkomponenten der Röntgeneinrichtung umfasst.
Hintergrund der Erfindung
Angiographieanwendungen haben einen wichtigen Stellenwert in der intraoperativen Bildgebung. Neben den klassischen Aufgaben der Angiographiemodalitäten, wie der Gefäßdarstellung bei statisch aber flexibel positionierbarem Bildaufnahmesystem, gewinnen moderne Verfahren der 3D-Bildrekonstruktion an Bedeutung. Um die erforderlichen Daten zu generieren, müssen Bildsequenzen über genau definierten Bahnen des Bildaufnahmesystems aufgenommen werden. Diese Techniken sind heute bereits in Grenzen mit den vorhandenen Modalitäten umsetzbar.
Eine verbreitete Bauart von in der Angiographie verwendeten Röntgengeräten stellen C-Bogen-Röntgengeräte dar. Es besteht die Möglichkeit, eine Röntgenquelle sowie einen zugehörigen Detektor tragenden C-Bogen beweglich an einer fahrbaren Einheit anzulenken. Die Führung eines C-Bogens einer Röntgeneinrichtung kann an einem Knickarmroboter erfolgen. Der Roboterarm ermöglicht die Bewegung der Röntgenquelle und des Röntgendetektors auf einer definierten Bahn um den Patienten.
Während C-Bogen-Röntgengeräte primär für die zwar flexible, aber statische Gewinnung von Projektionsaufnahmen konzipiert sind, dienen mit entlang eines Umlaufrings um eine Rotationsachse umlaufenden Röntgenstrahlungsquellen arbeitende Computertomographiegeräte der Erzeugung von Schnittbildaufnahmen. In Teilbereichen sind Computertomographiegeräte durch einen erweiterten Funktionsumfang aufweisende C-Bogen-Röntgengeräte ersetzbar, welche ebenfalls Schnittbilder generieren können.
Schnittbilder werden hierbei aus Bildsequenzen generiert, welche mit einem längs einer Trajektorie verlagerbaren Aufnahmesystem gewonnen wurden. Die Rekonstruktionsqualität erreicht jedoch nicht die mit einem Computertomographiegerät erzielbare Qualität. Zudem ist keine vollständige Rotation des Bildaufnahmesystems möglich.
Dies liegt zum einen daran, dass beim CT Gerät sehr hohe Rotationsgeschwindigkeiten des Bildaufnahmesystems erreicht werden. Rekonstruktionsartefakte, die sich durch eine Bewegung des Patienten oder Organen (z. B. Herz) während einer Aufnahme ergeben, werden so auf ein Minimum reduziert. Zum anderen ist durch die Möglichkeit, das System sehr starr aufzubauen, die Reproduzierbarkeit der Rotation in hohem Maße gegeben. Dies führt dazu, dass die initial vermessene Kreisbahn von Strahlfokus und Detektor mit hoher Güte wiederholt werden kann und so eine hochgenaue Rekonstruktion durch die hinterlegten Projektionsmatrizen erzielt wird.

• Mit C-Bögen durchführbare 3D-Rekonstruktionen können heute nur mit begrenzter Qualität realisiert werden. Um eine höhere Qualität zu erreichen wäre es notwendig:
1) die Rotationsgeschwindigkeiten zu erhöhen und
2) die Systeme bzgl. ihrer Reproduzierbarkeit zu verbessern.

Bei C-Bogensystemen der heute möglichen Bauformen ist dieses Vorhaben derzeit jedoch nicht realisierbar.
Zu 1) Selbst wenn einige der Angiographiesysteme schon in der Lage sind, den C-Bogen mit höheren Geschwindigkeiten rotieren zu lassen, so würde auf Grund der offenen Bauform doch ein erhebliches Sicherheitsrisiko für Patient und Personal entstehen, wenn der C-Bogen schneller als 90°/s rotiert (Vergleich CT: > 1000°/s).
Zu 2) Der C-Bogen-Aufbau ist per se sehr schwingungsanfällig. Zudem sind diese unerwünschten Schwingungen nicht vollständig reproduzierbar. Da keine Aktorik in der Struktur besteht, die es ermöglicht Schwingungen aktiv zu kompensieren, ist eine hochgenaue Reproduzierbarkeit schwer bzw. unmöglich zu erreichen. Zusätzlich hat auch das C-Bogen bewegende System nur eine begrenzte Wiederholgenauigkeit für jede Achse. Bei seriellen Kinematiken addieren sich die Fehler der Reproduzierbarkeit im schlechtesten Fall.
Aus JP 2003038473 A ist ein Hochgeschwindigkeits-CT-Gerät mit einer oblique-inzidenten Fluoroskopradiographie-Gerät bekannt. Bei diesem Gerät sind Detektor und Röntgenstrahler so angebracht, dass diese parallel verschoben näher an die Ringstruktur des CT-Gerätes angebracht werden können, um eine erhöhte Stabilität bei Hochgeschwindigkeitsumdrehungen des CT-Geräts zu erreichen.
Aus WO 2006/060886 A1 ist ein Patientenpositionierbildgebendes Gerät bekannt, bei dem Röntgenstrahler und Detektor parallel zueinander verschoben werden können und in einer weiteren Ausführungsform Röntgenstrahler und Detektor in eine Ringstruktur eingeklappt werden können. Jedoch können im eingeklappten Zustand der Röntgenstrahler und Detektor für die CT-Aufnahmen nicht mehr verwendet werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine erhöhte Stabilität bei einer Hochgeschwindigkeitsrotation des C-Bogens sowie eine möglichst geschlossene platzsparende Bauweise zu erreichen.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.
Ein Aspekt der Erfindung beruht auf einer Weiterentwicklung des Ansatzes, der schon aus DE 10 2008 032 294 A1 und der korrespondierenden US 2010/0008474 A1 bekannt ist.
Die erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung weist einen Röntgenstrahler sowie ein zugehöriges Aufnahmesystem, insbesondere einen Flachdetektor, auf. Der Röntgenstrahler und das Aufnahmesystem, zusammenfassend als Röntgenkomponenten bezeichnet, werden jeweils direkt oder indirekt von mindestens einem Arm getragen.
Vorgeschlagen wird, mit einer geeigneten Schultergelenkkonstruktion die Arme der Kinematik in eine Ringstruktur zu legen und dort mit definiertem Formschluss zu verankern. Wird der Ring selbst, nach dem gleichen Ansatz wie in DE 10 2008 032 294 A1 durch einen Schleifring gelagert und rotatorisch angetrieben, so können bei sehr hoher Steifigkeit des Systems hohe Rotationsgeschwindigkeiten erreicht werden. Diese sind nicht sicherheitskritisch, da das System in Richtung des Patienten und des Personals durch den Ring geschlossen ist. Wird wie z. B. bei interventioneller Bildgebung ein freier Patientenzugang benötigt, so bewegen sich die Arme aus der Ringstruktur heraus und bilden das gewohnte Bild des in DE 10 2008 032 294 A1 vorgeschlagenen Systems mit allen Bewegungsfreiheiten. Ein sehr vorteilhafter Nebeneffekt des vorgeschlagenen Aufbaus ist der extrem geringe Platzbedarf des Systems in der ”eingefahrenen” Stellung.
Ein wesentlicher Vorteil besteht in der möglichen Realisierung hoher Rotationsgeschwindigkeiten (CT ähnlich) bei vorraussichtlich sehr guter Reproduzierbarkeit der Kreisbewegung mit einem System, welches gleichzeitig durch die offene Bauweise für die interventionelle Bildgebung geeignet ist. Hohe Qualität der 3D-Bildgebung vereint sich mit den Vorteilen der offenen C-Bogen Struktur.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. In der Zeichnung zeigen:
1 schematisch die Erfindung aus einer Vorderansicht,
2 schematisch die Erfindung in Seitenansicht und
3 schematisch den eingangs genannten Stand der Technik.
Für das in DE 10 2008 032 294 A1 vorgeschlagene System (siehe 3) mit identischer Gelenkkonfiguration wird die Trommel 1 so im Radius vergrößert (1), dass eine Ringstruktur 2 entsteht, in der die Arme 3, die den Strahler 4 und Detektor 5, vorzugsweise einen Flachdetektor, tragen, Platz finden. Die Arme können hierbei vorzugsweise längenverstellbar ausgebildet sein, um eine Platzierung von Strahler und Detektor in der Ringstruktur optimal vornehmen zu können. Das Gelenk 6 ermöglicht die „Einfahrbewegung”. In der eingefahrenen Konfiguration erfolgt durch eine Verriegelungsvorrichtung 7 die Sicherung der definierten Lage von Strahler und Detektor. Das System ist durch das Stativ 8 und einen Rotationsfreiheitsgrad 9 mit der Decke verbunden und kann so über eine kartesische Deckenaufhängung beliebig oberhalb oder neben den Tisch gefahren werden (siehe Bezugszeichen 10 z. B. in 2). Die erste Rotationsachse 11 des Systems aus DE 10 2008 032 294 A1 kann in der eingefahrenen Konfiguration für die erhöhte Rotationsgeschwindigkeit sorgen. Im Fall der unbegrenzten Rotierbarkeit kann eine Energie- und/oder Signalübertragung zu den Röntgenkomponenten beispielsweise mit Hilfe von Schleifringen vorgesehen sein. Die oben erwähnte Positionierung von Armen, Strahler und Detektor in der Ringstruktur kann hierbei durch eine nicht dargestellte Steuerungseinrichtung gesteuert werden.

Claims

Röntgeneinrichtung, mit einem mittels mindestens eines Armes (3) verstellbaren Röntgenstrahler (4) als erste Röntgenkomponente und einem unabhängig von dieser mittels mindestens eines weiteren Armes (3) verstellbaren Aufnahmesystem (5) als weitere Röntgenkomponente, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden jeweils zumindest indirekt eine Röntgenkomponente tragenden Arme (3) in eine Ringstruktur (2) mit Hilfe einer geeigneten, die Arme (3) tragenden Schultergelenkkonstruktion (6) derart platziert werden können, dass sie in der Ringstruktur (2) mit definiertem Formschluss verankert und dass die Röntgenkomponenten (4, 5) gegenüberliegend zueinander gelagert um eine gemeinsame Rotationsachse (11) rotieren können.
Röntgeneinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenkomponenten mit Hilfe der diese tragenden Arme (3) innerhalb oder außerhalb der Ringstruktur (2) positionierbar sind.
Röntgeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenkomponenten durch eine Verriegelungsvorrichtung (7) in der Ringstruktur (2) verankerbar sind.
Röntgeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (3) längenverstellbar ausgebildet sind.
Röntgeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung von Armen (3) und Röntgenkomponenten durch eine Steuerungseinrichtung steuerbar ist.