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Die Erfindung betrifft eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, die beispielsweise als C-Bogen-Röntgensystem ausgestaltet sein kann. Entsprechend weist die Bildgebungsvorrichtung einen Strahlendetektor zum Erzeugen von Bilddaten auf. Die Strahlenquelle ist dazu ausgelegt, einen Strahlenfächer durch einen zu untersuchenden Körper hindurch auf den Strahlendetektor abzustrahlen. Hierbei kann eine von dem Körper ausgehende Streustrahlung entstehen. Zum Abschirmen eines Benutzers gegen die Streustrahlung ist zumindest ein Strahlungsschild vorgesehen.
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Innerhalb der interventionellen Radiologie und Onkologie erfolgt die primäre Bildgebung unter Verwendung von Röntgenstrahlung, zum Beispiel durch die Akquisition einer Fluoroskopie. Ein entsprechender Strahlenschutz der Anwender erfolgt meist durch einen statischen Unterkörper- oder Oberkörper-Strahlenschutz am Angiographiesystem. Dieser wird meist relativ weit vom Patienten entfernt in der Richtung des Anwenders positioniert, wobei aber der größte Anteil der Streustrahlung für den Untersucher vom Patienten selbst herrührt. Aktuell wird dieser Strahlenschutz manuell durch den Untersucher positioniert. Es erfolgt keine patientenspezifische Optimierung. In der Regel stellt der Untersucher den Strahlenschutz derart ein, dass er nur direkt den Untersucher selbst schützt. Alle anderen Personen im Raum sind trotz dieser Maßnahmen dann von der Streustrahlung betroffen.
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Das Problem ist somit, dass das gesamte Personal, beispielsweise der Hauptuntersucher, sein Assistent und ein Anästhesist, durch den großen Anteil der vom Patienten ausgehenden Streustrahlung exponiert wird. Einfache statische Strahlenschutzmaßnahmen haben sich als unzureichend erwiesen, um den gesamten Raum und das gesamte Personal zu schützen.
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Insbesondere gibt es kein Feedback, ob der Strahlenschutz optimal positioniert worden ist. In diesem Zusammenhang sind aus dem Stand der Technik elektronische Real-Time-Dosimeter bekannt, welche einen Echtzeit-Dosiswert ermitteln und anzeigen können. Aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt ist ein sogenannter Dosimetrie-Film, der beispielsweise von dem Unternehmen Gafchromic (TM) bezogen werden kann. Dosimetrie-Filme haben die Eigenschaft, sich relativ in Abhängigkeit von einer Strahlendosis, die auf den Film gefallen ist, zu verfärben. Die Verfärbung wird im sichtbaren Spektrum erkennbar und kann als Indikator für eine simultane Dosisverteilung genutzt werden.
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Das Problem mit der Streustrahlung kann sich auch für andere Strahlungstypen, beispielsweise Positronenstrahlung, ergeben.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2008 046 348 A1 ist ein Verfahren zur rechnergestützten Bahnplanung eines bewegbaren Geräts, insbesondere eines medizinischen Geräts, in einem Raumbereich bekannt. In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Bahnen des bewegbaren Geräts in geeigneter Weise mit Hilfe von Risikovolumina charakterisiert, welche bei der Bewegung des Geräts entlang einer jeweiligen Bahn das Risiko von Kollisionen mit anderen Objekten beschreiben. Aus den Risikovolumina wird ein Gesamtrisiko einer Kollision des bewegbaren Geräts mit Objekten im Raumbereich bestimmt und, basierend auf einem Optimierungsverfahren, welches als ein Optimierungsziel ein minimales Kollisionsrisiko enthält, werden rechnergestützt optimale Bahnen bestimmt.
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Aus der Druckschrift
US 2003/0 091 152 A1 ist ein Röntgenbildgebungssystem bekannt, welches zwei unabhängige bewegliche Arme aufweist, wobei der eine Arm eine Röntgenröhre und der andere Arm einen Röntgendetektor aufweist. Der Detektor ist in einer Detektoranordnung enthalten, welche ferner einen Bildschirm und eine Benutzerschnittstelle zur Steuerung der Arme umfasst. Die Detektoranordnung weist ferner mindestens eine Bleiabschirmung auf, welche ausziehbar ist um den Benutzer, welcher am Display positioniert ist, während der Benutzung schützt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Strahlenschutz für Benutzer bei einer strahlungsbasierten Bildgebungsvorrichtung bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.
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Die erfindungsgemäße Bildgebungsvorrichtung geht aus von einer bekannten Bildgebungsvorrichtung mit einem Strahlendetektor zum Erzeugen von Bilddaten und einer Strahlenquelle, die dazu ausgelegt ist, einen Strahlenfächer durch einen zu untersuchenden Körper, beispielsweise einen Patienten, hindurch auf den Strahlendetektor abzustrahlen. Der Strahlenfächer kann z. B. mittels Röntgenstrahlung erzeugt sein. Die Strahlenquelle kann entsprechend beispielsweise eine Röntgenstrahlenquelle sein. Als Strahlendetektor kann korrespondierend dazu beispielsweise ein Röntgenflachdetektor zum Erzeugen von digitalen Röntgenbildern bereitgestellt sein. Es können aber auch eine Positronenstrahlenquelle und ein korrespondierender Strahlendetektor vorgesehen sein. Die Bilddaten geben zu einzelnen Bildpunkten z. B. einen Dämpfungsfaktor bezüglich der verwendeten Strahlung an.
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Die Bildgebungsvorrichtung weist zumindest einen Strahlungsschild zum Abschirmen eines Benutzers der Bildgebungsvorrichtung, beispielsweise einen Arzt, gegen eine beim Bestrahlen des Körpers von diesem abgestrahlte Streustrahlung auf. Jeder Strahlungsschild stellt also einen Strahlungsschutzschild oder eine Strahlenschutzeinheit dar. Jeder Strahlungsschild kann beispielsweise eine Platte aufweisen, die aus einem bleihaltigen Material gebildet ist.
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Um für den Benutzer der Bildgebungsvorrichtung mittels des zumindest einen Strahlungsschilds Schutz gegen die Streustrahlung bereitzustellen, ist erfindungsgemäß jeder Strahlungsschild jeweils an einer Trägereinrichtung angeordnet, die einen steuerbaren Aktor aufweist. Als Aktor kann beispielsweise ein Elektromotor oder ein hydraulischer Aktor vorgesehen sein. Die Trägereinrichtung kann beispielweise als Roboterarm ausgestaltet sein. Sie ist dazu ausgestaltet, eine Raumposition des von ihr getragenen Strahlungsschilds in Abhängigkeit von einem Steuersignal einzustellen. Mit anderen Worten kann also jeder Strahlungsschild mittels seiner Trägereinrichtung im Raum bewegt und an eine gewünschte Raumposition positioniert werden.
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Das hierzu nötige Steuersignal wird durch eine Steuereinrichtung erzeugt. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, eine Schutzposition, in welcher er den Benutzer gegen die Streustrahlung abschirmt, zu ermitteln und in Abhängigkeit von der ermittelten Schutzposition durch Erzeugen des jeweiligen Steuersignals für jede Trägereinrichtung den zumindest einen Strahlungsschild zu positionieren, sodass der so positionierte Strahlungsschild die vom Körper ausgehende Streustrahlung dämpft oder absorbiert, bevor sie den Benutzer erreicht. Beispielsweise kann der Aufenthaltsort des Benutzers oder auch beispielsweise eine Position eines bestimmten Organs des Benutzers ermittelt werden und daraus die für eine Abschirmung nötige Schutzposition des zumindest einen Strahlungsschilds ermittelt werden. Bei der Steuereinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Mikrocontroller oder eine Prozessoreinrichtung eines Steuercomputers der Bildgebungsvorrichtung handeln.
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Zu der Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Bildgebungsvorrichtung. Es wird in an sich bekannter Weise eine Relativlage des Strahlendetektors und der Strahlenquelle bezüglich des Körpers eingestellt. Beispielsweise kann bei einem C-Bogen-Röntgensystem der Projektionswinkel, aus welchem der Strahlenfächer auf den Körper gerichtet sein soll, durch Rotieren des C-Bogens eingestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch die Schritte aus, dass die Schutzposition ermittelt wird, in welcher ein Benutzer der Bildgebungsvorrichtung von dem Strahlungsschild gegen eine Streustrahlung abgeschirmt ist, die der Körper beim Durchstrahlen mit dem Strahlenfächer abstrahlt. Es wird also beispielsweise ermittelt, wo sich der Benutzer befindet und eine Schutzposition zwischen dem Benutzer und dem Körper festgelegt. Dann erfolgt das Positionieren des zumindest eines Strahlungsschilds an der Schutzposition durch eine jeweilige, einen steuerbaren Aktor aufweisende Trägereinrichtung. Somit befindet sich ohne ein Zutun des Benutzers der Strahlungsschild an einer Raumposition, an welcher er die Streustrahlung absorbiert oder dämpft, bevor sie den Benutzer erreichen kann.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass sich der Benutzer nicht um das Positionieren des zumindest einen Strahlungsschilds kümmern muss, sondern für den Benutzer jeder Strahlungsschild selbsttätig während des Betriebs der Bildgebungsvorrichtung positioniert wird.
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Im Folgenden sind Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Bildgebungsvorrichtung beschrieben. Die Merkmale der Weiterbildungen stellen aber auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, die aber zur Vermeidung von Wiederholungen nicht noch einmal separat beschrieben sind.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinrichtung mit einer Verfahreinrichtung zum Einstellen der Relativlage des Strahlendetektors und der Strahlenquelle bezüglich des Körpers gekoppelt. Beispielsweise kann also die Steuereinrichtung mit der Steuerung des C-Bogens eines C-Bogen-Röntgensystems gekoppelt sein. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von einem Positionssignal der Verfahreinrichtung, welches beispielsweise den aktuellen Projektionswinkel für die Bilddatenerzeugung beschreibt, entsprechend eine Raumlage des Strahlenfächers zu ermitteln. Die Steuereinrichtung ist des Weiteren dazu ausgelegt, die Raumposition jedes Strahlungsschilds in Abhängigkeit von der Raumlage des Strahlenfächers anzupassen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auch im laufenden Betrieb der Bildgebungsvorrichtung, wenn diese mittels der Verfahreinrichtung den Strahlendetektor und die Strahlenquelle bewegt, kontinuierlich die Raumposition des zumindest einen Strahlungsschilds angepasst werden kann und hierdurch dauerhaft der Benutzer gegen die Streustrahlung abgeschirmt wird. Die Verfahreinrichtung kann in der beschriebenen Weise ein C-Bogen oder auch ein Gentry oder auch ein Mehrachs-Roboter sein. Von der Verfahreinrichtung kann die Steuereinrichtung beispielsweise über einen digitalen Kommunikationskanal die Geometrie des aktuellen Strahlenfächers oder einen Rotationswinkel als Positionssignal empfangen.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist in der Steuereinrichtung ein Körpermodell des Körpers abgespeichert, also z. B. ein Patientenmodell. Beispielsweise kann es sich um ein digitales Körpermodell handeln, welches beschreibt, wo aus dem Körper Streustrahlung austritt und/oder mit welcher Strahlungsintensität die Streustrahlung austritt, wenn der Körper aus einer vorgegebenen Raumrichtung mit dem Strahlenfächer bestrahlt wird. Die Steuereinrichtung ist entsprechend dazu ausgelegt, auf der Grundlage des Körpermodells und der Raumlage des Strahlenfächers, wie sie aus dem Positionssignal ermittelt werden kann, eine räumliche Verteilung der Strahlungsintensität der Streustrahlung zu ermitteln und in Abhängigkeit von der räumlichen Verteilung die Schutzposition zu ermitteln. Beispielsweise kann die Richtung stärkster Strahlungsintensität der Streustrahlung ermittelt werden und die Schutzposition entlang dieser Richtung festgelegt werden.
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Die auszuwählende Richtung stärkster Strahlungsintensität kann hierbei aber in nutzbringender Weise auf diejenigen Raumrichtungen beschränkt sein, in denen sich auch tatsächlich zu schützende Objekte befinden. In einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Lokalisationseinrichtung bereitgestellt und dazu ausgelegt, einen Aufenthaltsort des Benutzers zu ermitteln. Die Steuereinrichtung ist entsprechend dazu ausgelegt, den ermittelten Aufenthaltsstandort der Ermittlung der Schutzposition jedes Strahlungsschilds zugrundezulegen. Der Benutzer kann beispielsweise mittels einer Kamera oder eines von ihm getragenen RFID-Chip (RFID – Radio Frequency Identification) lokalisiert werden.
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Wie bereits eingangs beschrieben, können bei einer Untersuchung des Körpers auch mehrere Benutzer anwesend sein. In einer Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Strahlungsschilde mit Trägereinrichtungen bereitgestellt, und die Lokalisationseinrichtung ist dazu ausgelegt, von zumindest einem weiteren Benutzer einen Aufenthaltsort zu ermitteln. Nun können also mit den mehreren Strahlungsschilden jeweils auch die mehreren Benutzer abgeschirmt werden. Hierbei gibt es aber das Problem, dass jeder Strahlungsschild einen begrenzten Bewegungsfreiheitsgrad hat. Tauschen beispielsweise zwei Benutzer an einem Operationstisch den Platz, so würden dann die Strahlungsschilde zusammenstoßen, wenn diese den Bewegungen ihrer zugeordneten Benutzer folgen würden. Die Steuereinrichtung ist deshalb dazu ausgelegt, jedem Benutzer zu dessen Abschirmung abwechselnd zumindest einen Strahlungsschild zuzuordnen. Also ist jeweils zumindest ein Strahlungsschild einer Person variabel zugeordnet, sodass beispielsweise bei Erreichen einer Grenze der Bewegungsfreiheit der Strahlungsschilde diese zur Abschirmung eines anderen Benutzers genutzt werden.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, von zumindest einer Dosimetereinheit einen zu der Strahlung der Strahlenquelle gemessenen Dosiswert zu empfangen. Jede Dosimetereinheit kann jeweils beispielsweise ein tragbares elektronisches Dosimeter sein, das der Benutzer am Körper tragen kann. Eine Dosimetereinheit kann auch auf dem eingangs beschriebenen Dosimetrie-Film basieren, der beispielsweise auf einem Kleidungsstück des Benutzers angeordnet sein kann und der von einer Kamera gefilmt werden kann. Eine Bildauswerteeinheit kann dann auf Grundlage der Kamerabilder die Färbung des Dosimetrie-Films ermitteln und einen Dosiswert in Abhängigkeit von der Farbe des Dosimetrie-Films ermitteln.
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Anhand der empfangenen Dosiswerte jeder Dosimetereinheit ist ermittelbar, in welcher Raumrichtung ausgehend vom Körper wie viel Streustrahlung ausgestrahlt wird. Entsprechend kann durch die Steuereinrichtung die Schutzposition jedes Strahlungsschilds in Abhängigkeit von dem jeweiligen Dosiswert der zumindest einen Dosis der Dosimetereinheit ermittelt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Ermittlung der Schutzposition auf tatsächlich gemessenen Dosiswerten beruht.
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In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, zum Ermitteln der Schutzposition iterativ die folgenden drei Schritte auszuführen. Es wird ein Gesamtwert, beispielsweise ein Mittelwert, durch Zusammenfassen des Dosiswerts jeder Dosimetereinheit gebildet. In Abhängigkeit von dem Gesamtwert wird für jeden Strahlungsschild eine jeweilige Raumposition ermittelt, durch welche sich ein verringerter Gesamtwert ergibt. Hierzu kann auf einen Optimierungsalgorithmus zurückgegriffen werden, wie er an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Beispielsweise kann eine Gradientenabstiegsmethode zugrundegelegt werden. Es wird also mit anderen Worten ausgehend von der aktuellen Raumposition jedes Strahlungsschilds diese Raumposition um einen vorbestimmten Deltawert verringert, beispielsweise um einen Wert in einem Bereich von 1 Zentimeter bis 15 Zentimeter, und überprüft, beispielsweise anhand eines digitalen Modells oder auch durch Messen neuer Dosiswerte, ob sich der Gesamtwert verringert. Mit anderen Worten werden also bei der zweiten Variante die Strahlungsschilde zunächst probeweise zur neuen Raumposition hin verfahren. Nun können erneut Dosiswerte ermittelt werden. Falls sich der Gesamtwert bei der messwertbasierten Optimierung hierdurch nicht verringert hat, kann wieder die alte Raumposition angefahren werden und der Deltawert für eine andere Raumrichtung auf die Raumposition addiert werden.
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Falls jeweils eine neue Raumposition mit einem geringerene Gesamtwert ermittelt wird, wird das jeweilige Steuersignal zum Einstellen der jeweiligen neuen Raumposition für die jeweilige Trägereinrichtung erzeugt.
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Das iterative Ermitteln der Raumposition auf der Grundlage einer Verringerung des Gesamtwerts ergibt den Vorteil, dass eine geeignete Raumposition für jeden Strahlungsschild sogar ohne eine Ortung der Benutzer möglich ist. Werden die Dosimetereinheiten an besonders zu schützenden Bereichen am Körper oder an einem strahlungsempfindlichen Gerät angeordnet, so werden durch die iterative Positionierung die Strahlungsschilde so lange im Raum neu positioniert, bis sie den Gesamtwert minimieren.
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In einer Weiterbildung der Ausführungsform wird jeder Dosiswert mit einem Risikowert gewichtet, also beispielsweise mit dem Risikowert multipliziert, und der Gesamtwert aus jedem gedichteten Dosiswert gebildet, beispielsweise als gedichteter Mittelwert oder gedichtete Summe. Der Risikowert kann beispielsweise eine Risikogewichtung in Abhängigkeit vom Anbringungsort der zugehörigen Dosimetereinheit angeben. Beispielsweise kann also einer am Bein getragener Dosimetereinheit ein geringerer Risikowert zugeordnet werden als einer an der Brust oder am Kopf getragenen Dosimetereinheit.
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In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, mittels des Steuersignals jeden Strahlungsschild außerhalb des Strahlenfächers und an einem Rand desselben zu positionieren. Hierdurch wird die Bildgebung durch die Strahlungsschilde nicht beeinträchtigt und dennoch die Wirkung der Strahlungsschilde maximiert, da sich die Strahlungsschilde stets möglichst nah an der Strahlenquelle für die Streustrahlung, nämlich am Körper-Eintrittsbereich oder Körper-Austrittsbereich des Strahlenfächers, befindet und hierdurch die maximal mögliche Strahlenmenge der Streustrahlung durch die Strahlungsschilde absorbiert oder gedämpft.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Kollisionsdetektionseinrichtung bereitgestellt, die dazu ausgelegt ist, mittels eines Kollisionssignals zu signalisieren, falls ein Abstand des zumindest einen Strahlungsschilds und/oder seiner Trägereinrichtung bezüglich eines anderen Objekts, beispielsweise bezüglich des Strahlendetektors oder eines C-Bogens oder auch einer Person, kleiner als ein vorbestimmter Mindestwert ist. Der Mindestwert kann beispielsweise einen Sicherheitsabstand vorgeben, beispielsweise einen Wert zwischen 1 Zentimeter und 25 Zentimeter, oder auch den Wert 0 betragen, das heißt nur eine tatsächliche Berührung als Kollision definieren. Die Steuereinrichtung ist entsprechend dazu ausgelegt, jedes Steuersignal in Abhängigkeit von dem Kollisionssignal zu erzeugen. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafterweise eine Kollisionskontrolle beim Betrieb der Bildgebungsvorrichtung, sodass das freie Positionieren des zumindest einen Strahlungsschilds im Raum nicht zu einer Beschädigung der Bildgebungsvorrichtung oder einer Verletzung einer Person führt.
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Geeignete Kollisionssensoren können beispielsweise auf resistiver Basis, also auf Messwiderständen oder Tastern, beruhen oder kapazitiv realisiert sein, also mittels kapazitiver Berührungs- oder Näherungssensoren, um eine Kollision mit dem Patienten oder anderen Komponenten zu vermeiden. Hierdurch kann vermieden werden, dass es zu Kollisionsfällen der beteiligten Elemente kommt und dass sich die einzelnen Strahlungsschilde stets außerhalb des Bildbereichs des Röntgensystems befinden, das heißt die Strahlungsschilde nicht in den Strahlengang hineinragen.
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Die Kollisionsüberwachung kann auch mit Hilfe eines Kamerasystems durchgeführt werden, d. h. es kann bei der Kollisionsdetektionseinrichtung auch eine Information eines Bildsystems genutzt werden, um die Position von anderen Komponenten im Raum, beispielsweise eines Patiententisches, eines Patienten oder einer Scannerröhre zu ermitteln. Der zumindest eine Strahlungsschild kann auch mit entsprechenden passiven oder aktiven optischen Markern versehen sein, um auch einfache Kamerasysteme, die auch schon bereits zu einem anderen Zweck, beispielsweise zur Navigationshilfe, bereitgestellt sein können, nutzen zu können. Gleichzeitig kann auch eine Lokalisierungsmethode mittels einer Tiefenkamera genutzt werden, die beispielsweise einen PMD-Sensor (PMD – Photonic Mixing Device) aufweisen kann.
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Bei einer Kollision oder auch bei einer Störung einer Komponente der Bildgebungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Strahlungsschilde in eine vorbestimmte Ausgangsposition verfahren werden, um ein Verletzungsrisiko zu verringern.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist der zumindest eine Strahlungsschild transparent. Mit anderen Worten kann der Benutzer durch den Strahlungsschild hindurch beispielsweise den Körper betrachten. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Strahlungsschild auch in einem Sichtfeld des Benutzers positioniert werden kann und hierdurch ein Schutz vor der Streustrahlung bereitgestellt werden kann, wenn der Benutzer den Körper während des Betriebs der Bildgebungsvorrichtung betrachten muss. Ein geeigneter Strahlungsschild kann beispielsweise auf der Grundlage einer Bleiglasscheibe bereitgestellt werden.
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In einer Ausführungsform der Erfindung weist der zumindest eine Strahlungsschild eine gekrümmte Abschirmfläche und/oder eine Kastenform auf. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass mit einem einzelnen Strahlungsschild der Körper bereichsweise umgeben werden kann. Die Kastenform kann beispielsweise aus einer ebenen Bodenplatte und zwei oder drei Seitenwänden, z. B. in einer eckigen U-Form, gebildet sein. Die Kastenform weist den Vorteil auf, dass der Strahlungsschild aus ebenen Abschirmplatten gebildet werden kann. In einer Ausführungsform weist zumindest ein Strahlungsschild Lüftungsschlitze auf. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Strahlungsschild auch über einem Kopf eines Patienten platziert werden kann, dessen Körper von dem Strahlenfächer durchstrahlt wird.
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Die Bildgebungsvorrichtung ist bevorzugt als Angiographiesystem und/oder als C-Bogen-Röntgensystem ausgestaltet. Entsprechend ist die Strahlenquelle bevorzugt dazu ausgelegt, Röntgenstrahlung abzustrahlen. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass die Bildgebungsvorrichtung auch in der interventionellen Radiologie und Onkologie eingesetzt werden kann, also während einer Operation an einem Patienten. Die erfindungsgemäße Bildgebungsvorrichtung kann aber grundsätzlich jede röntgenbasierte Bildgebungsmodalität bereitstellen.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bildgebungsvorrichtung,
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2 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf die Bildgebungsvorrichtung von 1,
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3 eine schematische Darstellung einer Frontansicht der Bildgebungsvorrichtung von 1,
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4 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bildgebungsvorrichtung, und
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5 ein Flussschaubild zu einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es durch die Bildgebungsvorrichtung von 4 durchgeführt werden kann.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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1 zeigt eine Bildgebungsvorrichtung 10, bei der es sich beispielsweise um ein C-Bogen-Röntgensystem oder Angiographiesystem handeln kann. Die Bildgebungsvorrichtung 10 kann eine Strahlenquelle 12, beispielsweise eine Röntgenröhre, und einen Strahlendetektor 14, beispielsweise einen Röntgen-Flachdetektor mit aktiver Bildfläche, aufweisen. Die Strahlenquelle 12 und der Strahlendetektor 14 können in an sich bekannter Weise an einem C-Bogen 16 angeordnet sein. Der C-Bogen 16 kann durch eine Verfahreinrichtung 18, beispielsweise einen Elektromotor, bewegbar ausgestaltet sein, sodass eine Relativlage der Röntgenquelle 12 und des Strahlendetektors 14 bezüglich eines Patienten 20 eingestellt werden kann.
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In dem in 1 veranschaulichten Beispiel soll von dem Patienten 20 dessen Körper 22, beispielsweise sein Brustkorb, untersucht werden. Mit anderen Worten soll durch die Strahlenquelle 12 ein Strahlenfächer 24, beispielsweise aus Röntgenstrahlen, erzeugt werden, der den Körper 22 durchdringt und auf den Strahlendetektor 14 fällt, sodass durch den Strahlendetektor 14 in an sich bekannter Weise Pixelwerte, welche die Strahlungsintensität für einzelne Bildpunkte der Bildfläche angeben, als Bilddaten erzeugt werden. Die Bildgebungsvorrichtung 10 kann dabei von einem Benutzer 26 bedient werden, also einem Untersucher oder Arzt oder Assistenten.
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Beim Durchstrahlen des Körpers 22 mit dem Strahlenfächer 24 entsteht im Körper 22 eine Streustrahlung, die ausgehend vom Körper 22 in den Raum, also auch in Richtung zum Benutzer 26, hin abgestrahlt werden kann. Der Benutzer 26 ist bei der Bildgebungsvorrichtung 10 gegen diese Streustrahlung abgeschirmt, ohne dass der Benutzer 26 hierzu Selbstschutzmaßnahmen ergreifen muss. Die Schutzmaßnahmen werden durch die Bildgebungsvorrichtung 10 automatisch bereitgestellt oder eingeleitet. Dies ist im Folgenden anhand von 1, 2 und 3 erläutert.
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Die Bildgebungsvorrichtung 10 bietet einen automatisch justierbaren Strahlenschutz für den Benutzer 26. Der automatisch justierbare Strahlenschutz umgibt oder bedeckt den Patienten 20 außerhalb eines Röntgen-Messfeldes 28, welches für die Bildgebung genutzt wird, also zu welchem von dem Strahlendetektor 14 Bilddaten erzeugt werden sollen. Das Ziel ist, die Streustrahlung, die vom Patienten 20 in dem Raum generiert wird, zu reduzieren. Somit wird für das gesamte Personal, das sich im Raum befinden kann, die Strahlendosis durch Streustrahlung reduziert. Die direkte Strahlung, welche für die Bildgebung genutzt wird, also der Strahlenfächer 24, soll dabei nicht beeinträchtigt werden und unverändert direkt am Strahlendetektor 14 registriert werden können. Diese Strahlungsbeiträge tragen in der Regel auch weniger zur Personalexposition bei, sondern hauptsächlich zur Patientendosis.
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Die Bildgebungsvorrichtung 10 realisiert den Strahlenschutz für den Benutzer 26 in dem in 1 gezeigten Beispiel durch zwei separate Strahlungsschilde 30, 32, die z. B. in der dargestellten Weise als Abschirmungskästen ausgestaltet sein können. Jeder Strahlungsschild 30, 32 ist dazu ausgelegt, die vom Körper 22 ausgehende Streustrahlung 34 (3) zu absorbieren oder zu dämpfen. In 3 ist der Übersichtlichkeit halber ein Schnitt der Bildgebungsvorrichtung 10 dargestellt, in welchem der Strahlungsschild 30 nicht gezeigt ist. Jeder Strahlungsschild 30, 32 kann beispielsweise Wände oder Wandungen aus einem rigiden oder flexiblen Material, beispielsweise einem Bleischutzmaterial oder Bleiglas, aufweisen. Jeder Strahlungsschild 30, 32 kann also beispielsweise eine Bleiglasscheibenkonstruktion oder einen bleiversetzten Stoff umfassen.
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Jeder Strahlungsschild 30, 32 ist mit einer automatisierten Mechanik in Form einer Trägereinrichtung 36, 38 gehalten oder getragen. Bei den Trägereinrichtungen 36, 38 kann es sich beispielsweise jeweils um einen Roboter oder Roboterarm handeln. Jede Trägereinrichtung 36, 38 kann beispielsweise einen steuerbaren Aktor 40 oder auch mehrere Aktoren 40 aufweisen, die durch eine Steuereinrichtung 42 mittels eines Steuersignals S gesteuert werden können. Hierdurch kann mittels der Trägereinrichtung eine Raumposition des jeweiligen Strahlungsschilds 30, 32 eingestellt werden. Beispielsweise sind horizontale Bewegungen 44, vertikale Bewegungen 46 und/oder Kipp- oder Drehbewegungen 48 jedes Strahlungsschilds 30, 32 frei im Raum durch die Trägereinrichtungen 36, 38 vorgesehen. Die Steuerungseinrichtung 42 kann beispielsweise ein Steuercomputer oder ein Mikrocontroller oder ein Programmmodul einer Prozessoreinrichtung sein, die beispielsweise auch für die Verarbeitung der Bilddaten vorgesehen sein kann.
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In 3 ist gezeigt, wie durch die Form der Strahlungsschilde 30, 32 ein Patiententisch 50 von jedem Strahlungsschild 30, 32 umgeben sein kann. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Körper 22 vollständig von jedem Strahlungsschild 30, 32 umgeben sein kann.
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In vorteilhafter Weise können die Strahlungsschilde 30, 32 durchsichtig ausgestaltet sein, um eine möglichst freie Sicht des Benutzers 26 auf den Patienten 20 zu ermöglichen. Für den Fall, dass ein Kopf 52 des Patienten 20 abgedeckt werden muss, also von einem Strahlungsschild 30 umgeben werden muss, sind Lüftungsschlitze im Abschirmungskasten 30 vorteilhaft.
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Über einen dedizierten Kommunikationskanal 54, beispielsweise eine kabelbasierte oder funkbasierte Netzwerkverbindung eines Kommunikations- oder Computernetzwerks, kann eine Geometrie des aktuellen Sichtfelds (Field of View) von der Verfahreinrichtung 18 an die Steuereinrichtung 42 übermittelt werden, das heißt eine Information darüber, welches Messfeld 28 aktuell für die Bildgebung genutzt wird. Mit anderen Worten wird eine Relativlage des Strahlenfächers 24 bezüglich des Patienten 20 von der Steuereinrichtung 42 ermittelt. Das Messfeld 28 soll nicht durch den Strahlenschutz abgedeckt werden. Hierzu können entsprechende geometrische Abmessungsdaten, beispielsweise die Geometrie und die Maße der Strahlungsschilde 30, 32 gespeichert sein, sodass die Steuerungseinrichtung 42 die Trägereinrichtungen 36, 38 für den Strahlenschutz im Rahmen ihrer Bewegungs-Freiheitsgrade im Raum ausrichten kann, sodass die Strahlungsschilde 30, 32 nicht in den Strahlenfächer 24 hineinragen und beispielsweise an einem Rand 56 des Strahlenfächers 24 angeordnet sind.
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Im gezeigten Beispiel werden mittels der Steuersignale S durch die Steuerungseinrichtung 42 die Trägereinrichtungen 36, 38 derart angesteuert, dass die Strahlungsschilde 30, 32 bis an den Rand 56 oder die Grenzen des Messfeldes 28 herangeführt werden. Dies wird für beide Seiten entsprechend ausgeführt, also für den kopfseitigen und den fußseitigen Rand 56 des Strahlenfächers 24. Die Abdeckung erfolgt sowohl unter Tisch als auch über dem Patiententisch 50. Um die Kegelform des Strahlengangs adäquat zu berücksichtigen, werden die beiden Abschirmungskästen 30, 32 leicht asymmetrisch positioniert und der Kegelform nach ausgerichtet. Die Strahlungsschilde 30, 32 können hierzu geschrägte Kanten 58 aufweisen, um einen größeren Bereich der Strahlungsschilde 30, 32 näher an den Strahlenfächer 24 heranführen zu können.
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Des Weiteren können bei der automatischen Positionierung der Strahlungsschilde 30, 32 auch untersuchungsspezifische Aspekte berücksichtigt werden. So sollen beispielsweise im Falle einer Kopfuntersuchung, das heißt neuro-radiologische Kopfuntersuchung, beide Strahlungsschilde 30, 32 nur fußseitig positioniert werden, das heißt das bildgebende Messfeld 28 soll nicht beidseitig durch Strahlenschutzelemente eingefasst sein, sondern beide Strahlenschutzelemente sind am fußseitigen Ende des Messfeldes 28 positioniert. Hierdurch wird spezifisch nur für die jeweilige Untersuchung eine maximale Abschirmung des Benutzers 26 gewährleistet, da beispielsweise im Fall einer Kopfuntersuchung Streustrahlenbeiträge lediglich in kaudaler Richtung (fußseitig) entstehen.
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Wenn die C-Bogen-Position des C-Bogens 16 beziehungsweise das aktive Messfeld 28 für die Bildgebung verändert wird, kann die Steuerungseinrichtung 42 dies über den Kommunikationskanal 54 ermitteln und die Raumposition der Strahlungsschilde 30, 32 mittels der Steuersignale S adaptieren. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Benutzer 26 die mechanische Vorrichtung zur Bewegung der Strahlenschutzeinheiten auch manuell bewegen und/oder fixieren kann.
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Vorkehrungen zur Einbettung in die Kollisionskontrolle und ein Kollisionsmodell, wie es im Stand der Technik im Zusammenhang mit einer C-Bogen-Steuerung einer Verfahreinrichtung 18 bekannt ist, können ebenfalls getroffen werden. Die Trägereinrichtungen 36, 38 und die Strahlungsschilde 30, 32 werden als Teile des C-Bogen-Systems bei dem Kollisionsmodell behandelt, und die Veränderung ihrer Position kann entsprechend an die Steuerung für die Verfahreinrichtung 18 zum Beispiel über ein geeignetes Kommunikationsprotokoll weitergegeben werden.
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An den Strahlungsschilden 30, 32 können Dosimetrie-Filmstreifen 60 angeordnet sein. Wenn die Filmstreifen 60 auf der Rückseite oder Außenseite der Strahlungsschilde 30, 32 positioniert sind, kann dies als Hinweis für den Benutzer 26 dienen, wo er sich relativ zum Patienten 20 positionieren kann, um die den Körper des Benutzers 26 erreichende Streustrahlung 34 in der Dosis zu minimieren. Diese Filmstreifen 60 können nach Gebrauch entsorgt werden, und für den nächsten Patienten können neue verwendet werden.
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Gleichzeitig kann anhand der Filmstreifen 60 auch eine quantitative Auswertung der Strahlendosis durchgeführt werden. Dies kann durch eine Leseeinrichtung C, beispielsweise eine Digitalkamera, durchgeführt werden, die an den Strahlungsschilden 30, 32 oder, wie in 1 gezeigt, im Raum mit freier Sicht auf die Filmstreifen 60 installiert sein kann. Dies ermöglicht ein simultanes Auslesen der Dosiswerte und kann in einem weiteren Schritt dafür benutzt werden, um die Position der Strahlungsschilde 30, 32 zu optimieren.
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Die in 1, 2 und 3 gezeigte Bildgebungsvorrichtung 10 erlaubt die automatische, z. B. robotergeführte Positionierung eines Untersucherstrahlenschutzes relativ zum Röntgenmessfeld 28 und zum Patienten 20. Die Kommunikation zwischen Roboter und C-Bogen-System erlaubt bei jeder Veränderung, beispielsweise der Akquisitionsgeometrie, also dem Öffnungswinkel des Strahlenfächers 24, eine adäquate Repositionierung der Strahlungsschilde 30, 32. Die Strahlungsschilde 30, 32 werden bevorzugt patientennah angeordnet, um einen möglichst großen Anteil der Streustrahlung 34 zu reduzieren.
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Der Strahlenschutz des gesamten Personals im Raum und nicht nur des Hauptuntersuchers ist durch diesen patientennahen adaptiven Strahlenschutz sichergestellt.
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In 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Bildgebungsvorrichtung 10 gezeigt. In 4 sind Elemente, die funktionsgleich mit Elementen aus 1, 2 und 3 sind, mit denselben Bezugszeichen wie in 1, 2 und 3 bezeichnet. In 4 sind bei der Bildgebungsvorrichtung 10 die Strahlungsschilde 30, 32 als Platten ausgestaltet. Die Bildgebungsvorrichtung 10 kann eine Kollisionsdetektionseinrichtung 62 aufweisen, bei der es sich beispielsweise um kapazitive Sensoren 64 handeln kann, die beispielsweise an einem Rand der Strahlungsschilde 30, 32 angeordnet sein können. Die Sensoren 64 können ein Kollisionssignal K an die Steuerungseinrichtung 42 übertragen, und die Steuerungseinrichtung 42 kann dazu ausgelegt sein, in Abhängigkeit von dem Kollisionssignal K das Steuerungssignal S für die Trägereinrichtungen 36, 38 der Strahlungsschilde 30, 32 zu erzeugen. Hierdurch kann beispielsweise eine Bewegung eines der Strahlungsschilde 30, 32 gestoppt werden, wenn sich der Strahlungsschild 30, 32 beispielsweise dem Patiententisch 50, dem Detektor 14 oder dem Benutzer 26 so weit nähert, dass ein jeweiliger Abstand kleiner als ein vorbestimmter Sicherheitsabstand ist.
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In 4 ist veranschaulicht, wie bei der Bildgebungsvorrichtung 10 durch das Steuersignal S die jeweilige Trägereinrichtung 36, 38 den von ihr getragenen Strahlungsschild 30, 32 an eine Raumposition r1 (x, y, z) und r2 (x, y, z) positioniert. Die Positionen r1, r2 stellen dabei eine Raumposition eines Referenzpunktes des Strahlungsschilds 30, 32 dar. Es kann als Raumposition auch zusätzlich ein Ausrichtungsvektor definiert sein, um eine Ausrichtung der Plattenebene des Strahlungsschilds 30, 32 festzulegen.
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An den Benutzer 26 können Dosimetereinheiten 66 angeordnet sein, die jeweilige Dosiswerte D1, D2, D3, D4, D5 beispielsweise als Funksignal 68 an eine Empfangseinrichtung 70 der Steuereinrichtung 42 senden können. Auf Grundlage der Dosiswerte D1...D5 kann durch die Steuereinrichtung 42 die Raumposition r1, r2 der Strahlungsschilde 30, 32 in der Weise ermittelt werden, dass eine Strahlendosis der auf den Benutzer 26 einfallenden Streustrahlung 34 minimiert wird.
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Das in 5 veranschaulichte Verfahren kann beispielsweise durch die Steuereinrichtung 42 durchgeführt werden. In 5 ist veranschaulicht, wie in einem Schritt S10 mittels der Steuersignale S die Raumpositionen r1, r2 der Strahlungsschilde 30, 32 eingestellt werden können. In einem Schritt S12 werden die resultierenden Dosiswerte D1 bis DN empfangen, wobei in dem in 4 veranschaulichten Beispiel N die Ganzzahl 5 ist. In einem Schritt S14 kann aus den Dosiswerten D1 bis DN ein Gesamtwert Dz ermittelt werden, der beispielsweise eine Summe aus dem mit Gewichtungsfaktoren w1 bis wN multiplikativ gewichteten Dosiswerten D1 bis DN sein kann. In einem Schritt S14 kann eine jeweilige neue Raumposition r1', r2' ermittelt werden, durch welche sich ein neuer Gesamtwert Dz ergibt, der kleiner als der ermittelte Gesamtwert Dz ist. Beispielsweise kann über mehrere Iterationsschritte der gezeigten Iterationsschleife 72 beobachtet werden, ob der Gesamtwert Dz sich betragsmäßig verringert oder vergrößert und dann die entsprechend letzte Veränderung der Raumposition der Strahlungsschilde 30, 32 rückgängig gemacht werden oder in dieselbe Richtung weitergeführt werden. Die neuen Raumpositionen r1', r2', für die sich ein verringerter Gesamtwert ergibt, stellen damit Schutzpositionen dar.
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Die Bildgebungsvorrichtung 10 kann die Hauptkomponenten aufweisen:
- 1. Eine Strahlenschutzeinheit bestehend aus beispielsweise zwei einzelnen Strahlungsschilden 30, 32 beispielsweise für einen Oberkörper- und Unterkörperstrahlenschutz. Die Strahlungsschilde können beispielsweise als Bleiglas gebildet sein. Die gesamte Anzahl der einzelnen Strahlungsschilde 30, 32 ist grundsätzlich erweiterbar und nicht limitiert auf zwei. Die Bleiglasscheiben bzw. die Strahlenschutzelemente allgemein können mit einem beispielsweise kapazitiven Kollisionsüberwachungssystem ausgestattet sein, um die gesamte Positionierung der einzelnen Strahlungsschilde 30, 32 hinsichtlich ihrer möglichen Kollision zu überwachen.
- 2. Eine steuerbare mechanische Vorrichtung, beispielsweise Roboter, also in dem in 2 veranschaulichten Beispiel die Trägereinrichtungen 36, 38, um die einzelnen Strahlungsschilde 30, 32 hinsichtlich einer festen Zahl an Freiheitsgraden zu bewegen. Diese Trägereinrichtungen 36, 38 werden über eine gemeinsame Steuereinrichtung 42 unter Berücksichtigung der genannten Kollisionsaspekte gesteuert.
- 3. Beim Steuern kann gemäß dem Schritt S16 ein eingeschränkter (constrained) Minimierungsalgorithmus zugrundegelegt werden, beispielweise ein Simplex-Algorithmus oder Gradienten-basierter Optimierungsalgorithmus, um einen Zielwert oder Gesamtwert Dz zu minimieren und Parameter des Systems, hier die Raumkoordinaten r1, r2 bezüglich der genannten Freiheitsgrade des Strahlenschutze zu optimieren.
- 4. Dosimetereinheiten 66, beispielsweise Echtzeit-Dosimeter, die an Orten von Interesse (POI – Points of Interest), und zwar typischerweise am Benutzer 26 selbst, angebracht sind. Bezüglicher dieses POI erfolgt dann die entsprechende Dosisminimierung. Diese Echtzeit-Dosimeter übertragen die Dosis-Messwerte D1 bis D5 beispielsweise per Funk oder Kabel an die Steuereinrichtung 42 oder eine Basisstation eines Datennetzwerks. Diese Basisstation ist dann wiederrum mit dem bildgebenden System oder der steuerbaren mechanischen Trägereinrichtungen 36, 38 über ein geeignetes Kommunikationsprotokoll gekoppelt. Über alle Dosimeter-Positionen wird ein gewichteter Mittelwert errechnet, beispielsweise gewichtet hinsichtlich der Gefährdung der entsprechenden Körperregion oder nach Untersuchervorgaben. Ein vollständiger Satz von Dosimetermesswerten (zum Beispiel Dosismesswerte für Augen, Brust und/oder Unterkörper) wird zur Identifizierung und gegebenenfalls Klassifizierung des Risikos für ein Objekt verwendet, also beispielsweise das Risiko für einen Anwender oder das Risiko allgemeinen für einen POI).
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Im Folgenden ist ein exemplarischer Ablauf für die Positionierung der beiden Strahlungsschilde 30, 32 beschrieben:
Der Steueralgorithmus, wie er in 5 veranschaulicht ist, hat das Ziel, den Unterkörperstrahlenschutz und den Oberköperstrahlenschutz bezogen auf den Patienten 20 derart zu positionieren, dass eine möglichst kleine Zieldosis am Benutzer und oder/oder allgemein an einem POI durch die vom Körper 22 ausgehende Streustrahlung erreicht wird. Beispielsweise trägt hierzu der Benutzer 26 die beschriebenen mehreren Echtzeit-Dosimeter oder allgemein Dosimetereinheiten 66. Die Dosiswerte D1 bis DN dieser Dosimetereinheiten 66 werden in Echtzeit an die Steuereinrichtung 42 übertragen. Die Dosimetereinheiten 66 werden an dedizierten Positionen, beispielsweise direkt am Anwender, platziert und können in Bezug auf ihre Dosiswerte D1 bis DN nach Wichtigkeit, zum Beispiel nach Risiko, gewichtet werden, um einen repräsentativen Zielwert oder Gesamtwert Dz zu generieren. Der Vollständigkeit halber sein erwähnt, dass das hier vorgestellte Verfahren auch mit nur einem Dosimeter funktioniert, der entsprechende Grad der Differenzierung wird aber mit der Anzahl N der Dosimeter erhöht.
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Werden N > 1 Dosimeter innerhalb dieses Verfahrens verwendet, so kann nach entsprechender Positionierung der Dosimetereinheiten 66 eine quasi-effektive Dosis abgeschätzt werden, und zwar anhand der Orte und Relation zu einem Risikoorgan des Benutzers 26. Dieser Wert entspräche nicht der tatsächlichen effektiven Dosis, kann aber mit ausreichender Genauigkeit einen risikogewichteten Zielwert für die Minimierung darstellen, wie dies im Zusammenhang mit dem Gesamtwert Dz beschrieben ist. Dieser Zielwert soll durch einen Minimierungsalgorithmus minimiert werden. Hier kann auf ein Standard-Minimierungsverfahren zurückgegriffen werden. Dabei ist die Aufgabe des Algorithmus, neue Raumkoordinaten r1', r2' für den Bezugspunkt oder Toolcenterpoint (TCP) zu bestimmen. Da die Konstruktionsmaße der Strahlungsschilde 30, 32 und ihre relative Position zu den Raumpositionen r1, r2 der Bezugspunkte bekannt sind, kann daraus auch auf die Position der gesamten Strahlungsschilde 30, 32 rückgeschlossen werden. Der Algorithmus verändert insofern r1, r2, bis der Zielwert oder Gesamtwert Dz minimiert ist. Durch eine Bewegung des Benutzers 26 kann sich hierbei eine Veränderung ergeben, die kontinuierlich durch den Minimierungsalgorithmus ausgeglichen werden kann.
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Die Bewegung der Strahlungsschilde 30, 32 ist beim Anpassen ihrer Raumpositionen r1, r2 eingeschränkt (constrained) durch einige Strafterme, die beim Berechnen der neuen Raumpositionen r1', r2' berücksichtigt werden können:
- 1. Die beschriebenen Kollisionssensoren 64, beispielsweise Kontaktsensoren oder kapazitive Sensoren, und die Information durch das Bildsystem über die Position von anderen Komponenten im Raum, beispielsweise dem Patiententisch 50, dem Patienten 20, die Strahlenquelle 12). Hierdurch kann vermieden werden, dass es zu Kollisionsfällen der beteiligten Elemente kommt und dass sich die Strahlungsschilde 30, 32 stets außerhalb des Bildbereiches 28 des Röntgensystems befinden, das heißt die Elemente sollen nicht in den Strahlenfächer 24 hineinragen.
- 2. Die Bewegungsfreiheitgrade und der Bewegungsradius der Trägereinheiten 36, 38 stellen ebenfalls eine Beschränkung in der Auswahl der neuen Raumpositionen r1', r2' dar.
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Die neuen Regelwerte r1', r2' für das Erreichen einer im Sinne der Minimierung des Gesamtwerts Dz optimalen Raumposition werden durch die Steuerungseinrichtung 42 als Steuersignale S an die Trägereinheiten 36, 38 weitergegeben. Diese Steuerungssignale S steuern die Trägereinheiten 36, 38 in der Art, dass der Ober- und Unterkörperstrahlenschutz entsprechend im Raum positioniert werden und sich hierdurch der Gesamtwert Dz verringert. Die Minimierung des Gesamtwerts Dz erfolgt quasi in Echtzeit, da davon ausgegangen werden kann, dass eine Änderung der Position des Benutzers 26 einen vernachlässigbaren Einfluss auf die aktuelle Streustrahlenverteilung hat. Entsprechend kann auch von einer Stabilität des Minimierungsalgorithmus bezüglich einer Positionsänderung des Benutzers 26 ausgegangen werden, das heißt die Bewegung des Benutzers 26 kann nicht zum Aufschwingen des hier vorgestellten Strahlenschutzsystems führen, also zu einem instabilen Ergebnis.
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Initialwerte für die Minimierung, das heißt die Startposition r1 (t = 0) und r2 (t = 0), wobei t die Zeit ist, können entweder durch den Benutzer 26 selbst, das heißt beispielsweise durch eine manuelle Vorpositionierung, oder durch die Verwendung eines geeigneten letzten Wertepaares r1, r2 gesetzt werden.
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In einer Weiterführung wird berücksichtigt, dass die Kollision mit dem Patienten 20, dem System und dem Benutzer 26 zu vermeiden ist. Die Kollisionsüberwachung kann auch mit Hilfe von Kamerasystemen durchgeführt werden. Die Strahlungsschilde können auch mit entsprechenden passiven oder aktiven optischen Markern versehen werden, um auch einfache Kamerasysteme nutzen zu können. Gleichzeitig können auch verfeinerte Methoden wie Tiefenkameras genutzt werden.
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In einer anderen Weiterführung können mehr als zwei einzelne Strahlungsschilde 30, 32 bereitgestellt sein. Diese Elemente sind untereinander vernetzt, um den Strahlenschutz weiter zu optimieren. Die jeweiligen einzelnen Elemente können gezielt einem Benutzer oder mehreren zugeordnet sein und richten sich nach den Dosimeterwerten der entsprechenden Benutzer. Sollte ein Benutzer einen Positionswechsel und der Abstand der Dosimetereinheiten zu dem zugeordneten System zu groß werden, kann erneut bestimmt werden, welcher Benutzer sich am nächsten zu welchem Strahlungsschild befindet. Dies kann über Abstandssensoren in den Dosimetereinheiten oder in den Strahlenschutzkonstruktionen, also dem Schutzschild oder seiner Trägereinrichtung, erreicht werden. Zusätzlich können über andere externe Systeme, beispielsweise eine RFID-Ortung, die Position des Benutzers und deren Dosimetereinheiten relativ zu den Strahlungsschilden bestimmt werden.
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In einer dritten Weiterführung kann bei Störungen der Dosimeter, Verbindungsproblemen oder Einschränkungen bei der Datenübermittlung, vorgesehen sein, dass die Strahlungsschilde unter Berücksichtigung der Kollisionsüberwachung in eine Initialisierungsposition zurückgefahren werden.
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Das hier vorgestellte System erlaubt eine automatische und robotergeführte Optimierung des Strahlenschutzes für die Anwender. Ein Minimierungsalgorithmus aktualisiert die Position des Strahlenschutzes, um eine Zieldosis zu minimieren und das beste Ergebnis für die Anwender zu erreichen. Dies kann für mehrere Anwender gleichzeitig erfolgen, das heißt das vorgestellte Verfahren ist vollkommen flexibel hinsichtlich der Anzahl und der Positionierung der Dosimeter.
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Der Zieldosiswert kann dediziert bestimmt werden, um beispielsweise gewisse Bereiche stärker zu berücksichtigen, das heißt einen stärkeren Schutz zu gewährleisten, zum Beispiel unter Verwendung eines gewichteten Mittelwertes.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung automatisierte roboter-geführte Strahlenschutzeinheiten für das gesamte Personal einer intraoperativen und interventionellen Röntgenbildgebung und zur Reduzierung der Anwenderexposition ein Minimierungsalgorithmus für die Echtzeitpositionierung von Strahlenschutzelementen an einem Röntgensystem bereitgestellt werden können.
