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Die Erfindung betrifft eine Positionierungsvorrichtung für einen mobilen Röntgendetektor, eine Röntgenvorrichtung mit einer solchen Positionierungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur gegenseitigen Ausrichtung eines mobilen Röntgendetektors zu einem Röntgenstrahler.
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Zur Aufnahme einer Abbildung eines Patienten in einer Röntgenvorrichtung ist es erforderlich, dass ein Röntgenstrahler derart ausgerichtet ist, dass die von ihm emittierten Röntgenstrahlen durch den Patienten auf einen Röntgendetektor fallen, sodass sie von dem Röntgendetektor erfasst und zu einer Abbildung des Patienten weiterverarbeitet werden können.
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In einer Röntgenvorrichtung, in welcher der Röntgendetektor und der Röntgenstrahler fest verbaut und in einer festen Position relativ zueinander angeordnet sind, beispielsweise weil eine mechanische Kopplung zwischen Röntgenstrahler und Röntgendetektor besteht, genügt es, die Ausrichtung einmal vorzunehmen. Abgesehen von gelegentlichen Überprüfungen und Wartungsarbeiten bleibt die Ausrichtung zueinander unverändert.
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Es gibt jedoch auch eine Reihe von Röntgenvorrichtungen, die diverse Freiheitsgrade bezüglich der Positionierung von Röntgenstrahler bzw. Röntgendetektor aufweisen, um so verschiedene Untersuchungstypen und Anpassungen auf die Anatomie des jeweiligen Patienten zu ermöglichen. Gerade wenn Röntgenstrahler und Röntgendetektor unabhängig bewegt werden können, d.h. also nicht wie z.B. beim C-Bogen oder Computertomographiegerät starr miteinander verbunden sind, ist die für die jeweilige Untersuchung optimale Positionierung dieser beiden Komponenten eine komplexe Aufgabe. Dabei sind zudem Effizienzanforderungen zu berücksichtigen, d.h. die Positionierung von Strahler und Detektor sollte möglichst schnell erfolgen, um einen effizienten Workflow zu ermöglichen.
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Besonders anspruchsvoll ist dies bei der Verwendung mobiler Röntgendetektoren. Ein solcher mobiler Detektor kann beispielsweise nur durch ein flexibles Kabel mit der Röntgenvorrichtung verbunden sein, wobei über das Kabel seine Energieversorgung und die Datenübertragung sichergestellt wird. Alternativ kann ein mobiler Röntgendetektor jedoch auch eine autonome Stromversorgung beispielsweise über Batterien oder Akkus erhalten und eine drahtlose Datenverbindung zur Übertragung der empfangenen Signale aufweisen, beispielsweise über Funk, sonstige elektromagnetische Kopplungen oder auch über Infrarot.
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Der besondere Vorteil dieser mobilen Röntgendetektoren, insbesondere solcher mit drahtloser Datenverbindung, ist es, dass sie besonders flexibel eingesetzt werden können. So ist es zum Beispiel möglich, einen Patienten für eine Aufnahme vorzubereiten, indem er bereits vor der Untersuchung auf einer beweglichen Patientenliege mit einem mobilen Röntgendetektor gelagert wird. Der Patient kann dann in kurzer Zeit unter den Röntgenstrahler zur Aufnahme geschoben werden.
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Bei derartigen mobilen Röntgendetektoren mit variabler Position ist es vor der Bildaufnahme erforderlich, diese in eine feste und definierte Position relativ zu dem Röntgenstrahler zu bringen, um eine vorbestimmte Bildaufnahme des Patienten zu ermöglichen. Es ist bekannt, bei mobilen Röntgendetektoren direkt und unmittelbar die räumliche Lage (Position und Orientierung) des Röntgendetektors durch entsprechende Positionssensoren zu bestimmen, damit der Röntgenstrahler entsprechend ausgerichtet werden kann. Solche Röntgendetektoren sind beispielsweise in
US 2006/0109958A1 und
DE 10 2011 051 053 A1 beschrieben.
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Aus der Druckschrift US 2006 / 0 261 296 A1 ist eine Vorrichtung zum Erfassen von Informationen bekannt, die mit einem Röntgenbild verbunden sind, das auf einer Röntgenbildplatte aufgezeichnet werden kann. Das Gerät enthält einen Empfangsbereich, eine Anzeige, eine austauschbare, wiederaufladbare Stromversorgung, einen oder mehrere Nicht-Bildsensoren und ein Computersystem. Der Empfangsbereich nimmt die Röntgenbildplatte auf oder bringt das Gerät an der Röntgenbildplatte an. Die Nicht-Bildsensoren sammeln Informationen, die mit dem auf der Röntgenbildplatte aufgezeichneten Röntgenbild verbunden sind. Das Computersystem enthält einen Speicher und ist so konfiguriert, dass es die gesammelten Informationen, die mit dem auf der Röntgenbildplatte aufgezeichneten Röntgenbild verbunden sind, empfängt, misst, speichert und anschließend an ein anderes Computersystem übermittelt.
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Aus der Druckschrift
US 7 643 615 B2 ist ein Radiographie-Marker zur Anzeige des Neigungswinkels eines Radiographie-Bildempfängers bekannt, welcher einen Abschnitt hat, der mindestens einen für Röntgenstrahlung durchlässigen Bereich definiert, und ein Winkelanzeigerelement, das an dem mindestens einen Bereich definierenden Abschnitt an einem Drehpunkt angebracht und entlang des mindestens einen Bereichs manuell einstellbar ist, um eine beliebige aus einer Vielzahl von Winkelpositionen über mindestens einem Teil des mindestens einen für Röntgenstrahlung durchlässigen Bereichs einzustellen. Mindestens ein Teil des Anzeigeelements ist für Röntgenstrahlung undurchlässig. Ein solches Vorgehen ist allerdings messtechnisch relativ aufwendig, da eine unmittelbare optische Bestimmung der Lage des Röntgendetektors von dem Röntgenstrahler aus nicht immer möglich ist, da der Röntgendetektor funktionsbedingt oft hinter dem Patienten bzw. dem zu durchleuchtenden Objekt angeordnet werden muss. Zudem ist die Anordnung der Messmittel im Inneren des Detektorgehäuses wegen des in der Regel nur sehr begrenzt zur Verfügung stehenden freien Gehäusevolumens schwierig.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine exakte gegenseitige Ausrichtung bzw. Positionierung des mobilen Röntgendetektors in Bezug auf den Röntgenstrahler zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch eine Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 1 bzw. durch eine Röntgenvorrichtung nach Anspruch 6 bzw. durch ein Verfahren nach Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die im Folgenden im Zusammenhang mit der Positionierungsvorrichtung erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für die erfindungsgemäße Röntgenvorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.
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Die erfindungsgemäße Positionierungsvorrichtung für einen mobilen Röntgendetektor umfasst wenigstens einen Marker und/oder wenigstens einen Sensor zum Bestimmen der Position der Positionierungsvorrichtung sowie eine Anzahl Verbindungselemente zum Herstellen einer mechanischen Verbindung der Positionierungsvorrichtung mit dem mobilen Röntgendetektor. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird mit Hilfe der Messmittel die Position und/oder die Orientierung des Röntgendetektors erfasst.
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Die erfindungsgemäße Röntgenvorrichtung umfasst einen Röntgenstrahler, einen mobilen Röntgendetektor und eine mit dem mobilen Röntgendetektor verbindbare erfindungsgemäße Positionierungsvorrichtung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur gegenseitigen Ausrichtung eines mobilen Röntgendetektors zu einem Röntgenstrahler umfasst das Verbinden des mobilen Röntgendetektors mit einer Positionierungsvorrichtung mit Hilfe einer Anzahl Verbindungselemente der Positionierungsvorrichtung, das Bestimmen der Position des mobilen Röntgendetektors und das Bereitstellen der Positionsdaten mit Hilfe der Positionierungsvorrichtung sowie das automatische Ausrichten des Röntgenstrahlers zu dem mobilen Röntgendetektor und/oder umgekehrt unter Verwendung der bereitgestellten Positionsdaten. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Position und/oder die Orientierung des Röntgendetektors bestimmt, die Positions- und/oder Orientierungsdaten werden mit Hilfe der Positionierungsvorrichtung bereitgestellt und das automatische Ausrichten des Röntgenstrahlers zu dem mobilen Röntgendetektor und/oder umgekehrt erfolgt unter Verwendung der bereitgestellten Positions- und/oder Orientierungsdaten.
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Eine Kernidee der Erfindung ist es, die Messmittel zur Bestimmung der Position und/oder der Orientierung des Röntgendetektors nicht mehr unmittelbar im Röntgendetektor selbst, d.h. in der Regel im Inneren des Detektorgehäuses, vorzusehen. Stattdessen sind diese Messmittel als Teil einer unabhängig von dem Röntgendetektor handhabbaren, jedoch wahlweise mit dem Röntgendetektor verbindbaren Positionierungsvorrichtung vorgesehen. Die Lage des Röntgendetektors wird nicht mehr unmittelbar erfasst. Stattdessen wird Position und/oder Orientierung der mit dem Röntgendetektor auf definierte Art und Weise verbundenen Positionierungsvorrichtung ermittelt und hieraus wird die Lage des Röntgendetektors bestimmt. Auf diese Weise kann eine exakte gegenseitige Ausrichtung bzw. Positionierung des mobilen Röntgendetektors in Bezug auf den Röntgenstrahler erreicht werden, ohne dass Änderungen an dem Röntgendetektor selbst vorgenommen werden müssen. Insbesondere sind keine konstruktiven Änderungen des Röntgendetektors erforderlich, wie Umbauten im Inneren des Detektorgehäuses. Auch die Funktion des Röntgendetektors bleibt vollständig unverändert. Daher können für die erfindungsgemäße Röntgenvorrichtung standardisierte Röntgendetektoren verwendet werden, ohne dass auf eine exakte Positionierung verzichtet werden muss.
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Die Positionierungsvorrichtung und mit ihr der mobile Röntgendetektor wird im Raum positioniert, d.h. üblicherweise unterhalb eines Patienten platziert. Die Messmittel (Marker und/oder Sensoren) sind über die Positionierungsvorrichtung dem Röntgendetektor ortsfest zugeordnet und werden mit diesem mitbewegt. Aufgrund der exakt definierten, lösbaren und dabei wiederholgenauen Verbindung der Positionierungsvorrichtung mit dem mobilen Röntgendetektor ist im montierten Zustand, d.h. bei hergestellter Verbindung zwischen Positionierungsvorrichtung und Röntgendetektor, die genaue räumliche Lage des Röntgendetektors relativ zu der Positionierungsvorrichtung bekannt. Durch ein Erfassen bzw. Ermitteln der Position und/oder der Orientierung der Positionierungsvorrichtung kann somit auch die Position und/oder die Orientierung des mobilen Röntgendetektors und damit dessen relative Lage zu dem Röntgenstrahler erfasst bzw. ermittelt werden.
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Ist die Relativposition bzw. die Orientierung des Röntgendetektors bekannt, kann, gegebenenfalls automatisch, der Röntgenstrahler auf den Röntgendetektor ausgerichtet werden. Mit anderen Worten ist das Vergleichen einer Ist-Position des Röntgenstrahlers mit einer Soll-Position möglich, wodurch eine Korrektur der Position des Röntgenstrahlers möglich wird. So kann auf vorteilhafte Weise der Röntgenstrahler in eine gewünschte Position relativ zu dem Röntgendetektor gebracht werden.
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Alternativ erlaubt die bekannte Position und/oder Orientierung des Röntgendetektors auch ein Vergleichen einer Ist-Position des Röntgendetektors mit einer Soll-Position, wodurch eine Korrektur der Position der Positionierungsvorrichtung und damit des daran angeordneten Röntgendetektors ermöglicht wird. So kann auf vorteilhafte Weise der Röntgendetektor in eine gewünschte Position relativ zu dem Röntgenstrahler gebracht werden.
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Die erfindungsgemäße Röntgenvorrichtung, die neben dem vorzugsweise variabel positionierbaren Röntgenstrahler, dem mobilen Röntgendetektor zur Aufnahme einer Röntgenprojektion eines auf einem Untersuchungstisch angeordneten Untersuchungsobjektes auch die erfindungsgemäße Positionierungsvorrichtung umfasst, weist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zusätzlich eine mit dem Röntgenstrahler oder mit einem Deckenstativ der Röntgenvorrichtung verbindbare Positionierungshilfe auf. Die Positionierungshilfe ist dabei in einer bekannten, definierten relativen Lage zu dem Röntgenstrahler angeordnet.
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Diese Positionierungshilfe umfasst, ähnlich der Positionierungsvorrichtung, wenigstens einen Marker und/oder wenigstens einen Sensor zum Ermitteln der Position und/oder der Orientierung der Positionierungsvorrichtung für den mobilen Röntgendetektor sowie eine Anzahl Verbindungselemente zum Herstellen einer mechanischen Verbindung der Positionierungshilfe mit dem Röntgenstrahler oder mit dem Deckenstativ. Im montierten Zustand dient sie zusammen mit der Positionierungsvorrichtung zum Erfassen bzw. Bestimmen der Position und/oder der Orientierung des Röntgendetektors.
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Die Marker und/oder Sensoren der Positionierungsvorrichtung bzw. der Positionierungshilfe sind ausgelegt, eine Relativposition des Röntgendetektors zu dem Röntgenstrahler zu erfassen bzw. zu ermitteln. Sie können dabei beliebige geeignete Positions- und/oder Orientierungsgeber umfassen, die eine eindeutige Positions- und/oder Orientierungsbestimmung erlauben.
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Wenn sich die Messmittel im Bereich der freien Sichtlinie des Röntgenstrahlers befinden, also während einer Bilderfassung eines Patienten mit dem Röntgendetektor sichtbar und nicht vom Patienten verdeckt sind, kann die Position und/oder die Orientierung des Röntgendetektors sehr einfach, zum Beispiel durch das Anbringen optischer Marker, optisch ermittelt werden. Bei den Markern handelt es sich beispielsweise um eine Anzahl von optisch erfassbaren Positionsmarken, die derart an der Positionierungsvorrichtung angebracht sind, dass eine Erfassung der Position der Positionsmarken eine Ortsbestimmung der Positionierungsvorrichtung ermöglicht. In diesem Fall umfasst die Positionierungshilfe vorzugsweise ein optisches Erfassungssystem, wie beispielsweise eine Kamera, welche die räumliche Lage der Positionierungsvorrichtung und damit des Röntgendetektors bestimmt. Das Signal der Kamera kann durch eine Steuerung automatisch erfasst und verarbeitet werden, so dass es auf vorteilhafte Weise möglich ist, eine Röntgenvorrichtung bereitzustellen, die den Patienten selbsttätig positioniert und/oder eine automatische Ausrichtung des Röntgenstrahlers durchführt. In einer möglichen Ausführungsform umfasst die Positionierungshilfe zwei Kameras. Eine zweite Kamera ermöglicht auf vorteilhafte Weise den Einblick in Bereiche, die für die erste Kamera beispielsweise durch den Patienten verdeckt sind. Darüber hinaus erlaubt eine zweite Kamera eine stereoskopische Erfassung, sodass die Lage einer Positionsmarke nicht nur zweidimensional erfassbar ist, sondern auch dreidimensional im Raum möglich ist. So können weniger Positionsmarken für die Erfassung der Position und/oder der Orientierung des Röntgendetektors ausreichend sein. In einer möglichen Ausführungsform umfasst die Positionierungshilfe statt dessen eine oder mehrere 3D- bzw. Tiefenkameras.
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In einer denkbaren Ausführungsform umfasst die Positionierungshilfe eine Lichtquelle zum Aussenden eines Lichtstrahls. Eine Positionierung ist dann auf vorteilhafte Weise ohne weitere Hilfsmittel durch Bedienpersonal möglich, indem der Lichtstrahl mit einer Positionsmarke in Deckung gebracht wird. Auch kann durch entsprechende optische Signale, zum Beispiel durch die Aussendung einer zentralen Verbindungslinie zwischen dem Röntgenstrahler und der Mitte des Röntgendetektors und durch Anzeige des Zentralstrahls im Strahlenkegel oder durch optisch gezeigte Randbegrenzungen des Strahlenkegels, eine manuelle Ausrichtung unterstützt werden.
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Eine andere Möglichkeit der Bestimmung der Position und/oder Orientierung der Positionierungsvorrichtung und damit des Röntgendetektors bei freier Sichtlinie ist der Einsatz von Ultraschallsendern und -empfängern.
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Position und/oder Orientierung des Röntgendetektors kann aber auch elektromagnetisch bestimmt werden, so dass keine freie Sichtlinie notwendig ist. Vorteilhaft können als elektromagnetische Positions- und Orientierungsgeber Magnetspulen oder andere mittels elektromagnetischer Signale im Radiofrequenzbereich erfassbare Positionsmarken verwendet werden, insbesondere RFID (Radio Frequency Identification Device)- Transponder. In diesem Fall sind in der Positionierungshilfe entsprechende RFID-Lesevorrichtungen angebracht. Radiowellen durchdringen den Patienten, sind aber gleichzeitig unschädlich. So ist es möglich, dass die Positionsmarken auch von dem Patienten verdeckt sind und trotzdem erfasst werden, was die Handhabung vereinfacht. Insbesondere muss nicht bei der Vorbereitung des Patienten speziell darauf geachtet werden, dass die Positionsmarken sichtbar bleiben.
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Die Positionierungsvorrichtung und/oder die Positionierungshilfe umfasst eine Anzahl geeigneter Sender und/oder Empfänger sowie Sensoren und/oder Detektoren für die Bestimmung der Position und/oder Orientierung der Positionierungsvorrichtung. Dabei kann die Positionierungsvorrichtung und/oder die Positionierungshilfe beispielsweise auch einen Entfernungsmesser und/oder einen Kompass und/oder ein Gyroskop und/oder einen Beschleunigungsmesser und/oder einen Lagesensor, z.B. einen Winkelgeber relativ zum Gravitationsfeld, aufweisen, wobei diese weiteren Messmittel zusätzlich zur Positions- und/oder Orientierungsbestimmung des Röntgendetektors genutzt werden können.
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In einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung weist die Positionierungsvorrichtung nur Marker, beispielsweise optische oder elektromagnetische Marker, und die Positionierungshilfe nur Sensoren, beispielsweise Kameras oder RFID-Leser, auf. Vorzugsweise umfassen jedoch sowohl die Positionierungsvorrichtung als auch die Positionierungshilfe sowohl eine Anzahl Marker als auch eine Anzahl Sensoren. Dabei wirken die Marker der Positionierungsvorrichtung mit den Sensoren der Positionierungshilfe zusammen bzw. die Sensoren der Positionierungsvorrichtung mit den Markern der Positionierungshilfe. Es ist von Vorteil, wenn die Messvorgänge der bereitstehenden Marker-Sensor-Paare überwacht werden, so dass nur solche Messergebnisse für die Ermittlung der Position und/oder Orientierung des Röntgendetektors verwendet werden, die von geeigneten Marker-Sensor-Paaren stammen, während ungeeignete Messmittel, beispielsweise solche, die keine oder keine brauchbaren Messergebnisse liefern, beispielsweise weil aufgrund der Lage des Patienten keine optische Sichtachse zwischen Marker und Sensor besteht, unberücksichtigt bleiben.
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Vorzugsweise weist die Positionierungsvorrichtung eine Recheneinheit auf, so dass die Berechnung der Position und/oder Orientierung des Röntgendetektors in der Positionierungsvorrichtung selbst ausgeführt werden. Dabei erfolgt in einer Ausführungsform der Erfindung das Bestimmen der Position und/oder der Orientierung des mobilen Röntgendetektors mit Hilfe der Recheneinheit auf der Grundlage der von den Messmitteln erhaltenen Messdaten. Es kann sich dabei um die relative Position und/oder Orientierung des Röntgendetektors zu dem Röntgenstrahler handeln oder auch um eine absolute Lagebestimmung im Raum.
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Die Recheneinheit umfasst vorzugsweise ein in einem Speicher der Recheneinheit gespeichertes Computerprogramm, welches im Betrieb ausgeführt wird und dabei Berechnungen zur Bestimmung der Position und/oder der Orientierung des Röntgendetektors ausführt. Diese ermittelte Position und/oder Orientierung des Röntgendetektors kann dann ausgegeben oder zur weiteren Nutzung gespeichert oder weiterverarbeitet werden.
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Die Recheneinheit ist vorzugsweise als Teil der Positionierungsvorrichtung ausgeführt. Die Recheneinheit kann jedoch auch Teil der Positionierungshilfe sein oder aber eine unabhängig von der Positionierungsvorrichtung und der Positionierungshilfe ausgeführte, entfernt angeordnete Funktionseinheit.
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Die Positionierungsvorrichtung bzw. die Positionierungshilfe weist in einer weiteren denkbaren Ausführungsform weiterhin eine Schnittstelle auf, über welche Schnittstelle die erfasste bzw. mit Hilfe der Recheneinheit ermittelte Position und/oder Orientierung bzw. Lage des Röntgendetektors bereitgestellt wird.
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Zum Bereitstellen der ermittelten Positions- und/oder Orientierungsdaten ist die Schnittstelle der Positionierungsvorrichtung oder der Positionierungshilfe mit der Recheneinheit verbunden oder zumindest zeitweise verbindbar. Die Positions- und/oder Orientierungsdaten werden vorzugsweise einer Steuereinheit der Röntgenvorrichtung bereitgestellt, indem sie an diese vorzugsweise drahtlos übertragen werden. Die Schnittstelle umfasst entsprechend geeignete Bereitstellungs- bzw. Übertragungsmittel, insbesondere einen Sender, der vorzugsweise drahtlos Daten überträgt. Vorzugsweise erfolgt eine drahtlose Infrarot-Kommunikation oder die Datenübertragung erfolgt über eine Bluetooth-Schnittstelle oder unter Verwendung einer anderen Nahfeld-Kommunikationstechnologie.
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Alternativ können auch nur die zur Bestimmung von Position und/oder Orientierung des Röntgendetektors notwendigen Daten unmittelbar an die Steuereinheit der Röntgenvorrichtung gesandt werden, wo diese entsprechend verarbeitet werden.
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Anschließend erfolgt ein vorzugsweise automatisches Ausrichten des Röntgenstrahlers zu dem mobilen Röntgendetektor unter Verwendung der bereitgestellten Positions- und/oder Orientierungsdaten. Zu diesem Zweck weist in einer denkbaren Ausführungsform der Erfindung die Röntgenvorrichtung eine als Vorrichtung zum Positionieren des Röntgenstrahlers dienende Steuer- und Recheneinheit, welche den Röntgenstrahler auf den Röntgendetektor ausrichtet, nachdem sie gegebenenfalls zuvor die hierzu noch notwendigen Berechnungen ausführt.
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Zur Stromversorgung der Messmittel, der Recheneinheit und/oder der Schnittstelle weist die Positionierungsvorrichtung und/oder die Positionierungshilfe eine Stromversorgung auf. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine autonome Stromversorgung in Gestalt einer wiederaufladbaren Batterie. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Positionierungsvorrichtung bzw. die Positionierungshilfe derart ausgeführt ist, dass das Wiederaufladen der Batterie drahtlos erfolgen kann. In einer denkbaren Ausführungsform weist die Positionierungsvorrichtung eine elektrische Verbindung zu dem Röntgendetektor auf, über die sowohl die Stromversorgung als auch die Datenübertragung erfolgt.
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Erfindungsgemäß weist die Positionierungsvorrichtung einen von einer ersten Position in eine zweite Position und zurück bewegbaren Arm auf, an dessen freiem Ende wenigstens ein Marker und/oder Sensor angeordnet ist, wobei dieser wenigstens eine Marker und/oder Sensor in der zweiten Position des Armes von dem mobilen Röntgendetektor weiter beabstandet ist als in der ersten Position des Armes. Handelt es sich bei dem an dem Freiende des Armes angebrachten Marker oder Sensor um ein Messmittel, das eine freie Sichtlinie zu einem an der Positionierungshilfe angebrachten entsprechenden Gegenstückes eines Marker-Sensor-Paares benötigt, und ist diese freie Sichtlinie in der ersten Position des Armes nicht gegeben, dann kann durch ein Bewegen des Armes in die zweite Position die benötigte freie Sichtlinie hergestellt werden. Vorzugsweise weist der Arm eine Länge auf, die sicherstellt, dass bei einer typischen Anordnung der Positionierungsvorrichtung unterhalb eines auf einem Untersuchungstisch platzierten Patienten das Freiende des Armes in der zweiten Position in Richtung der Positionierungshilfe nicht mehr von dem Patienten verdeckt ist.
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Der bewegbare Arm ist in einer Ausführungsform der Erfindung als verschwenkbarer oder ausfahrbarer, beispielsweise teleskopierbarer Arm ausgeführt. Vorzugsweise weist die Positionierungsvorrichtung einen Arm auf, der mit Hilfe eines Schwenkgelenks an einem Grundkörper der Positionierungsvorrichtung befestigt ist und von einer Ausgangsposition in eine Schwenkposition verschwenkbar ist.
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Zum Verbinden des mobilen Röntgendetektors mit der Positionierungsvorrichtung dienen eine Anzahl Verbindungselemente der Positionierungsvorrichtung. Die Verbindungselemente der Positionierungsvorrichtung sind dabei vorzugsweise so ausgelegt, dass sie den Röntgendetektor in einer vorbestimmten Relativposition zu der Positionierungsvorrichtung fixieren. Ebenso sind die Verbindungselemente der Positionierungshilfe zur Fixierung der Positionierungshilfe in einer vorbestimmten Relativposition an dem Röntgenstrahler bzw. dem Deckenstativ ausgelegt. Als ganz besonders vorteilhaft haben sich in beiden Fällen Verbindungselemente erwiesen, die zum Herstellen einer Rast- und/oder Schnappverbindung der Positionierungsvorrichtung mit dem mobilen Röntgendetektor ausgebildet sind. Solche Verbindungselemente erlauben es auf einfache und kostengünstige Weise, die Relativposition zwischen Positionierungsvorrichtung und Röntgendetektor bzw. zwischen Positionierungshilfe und Röntgenstrahler oder Deckenstativ genau und dauerhaft festzulegen.
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In einer denkbaren Ausführungsform ist die Positionierungsvorrichtung als Rahmen zur Aufnahme und/oder Halterung des mobilen Röntgendetektors ausgebildet. Die Ausführung als Rahmen sieht vorzugsweise vor, dass eine im wesentlichen U-förmige Konstruktion den Röntgendetektor umgreift, wobei die Messmittel, die Recheneinheit und/oder die Schnittstelle in einem oder in beiden U-Schenkeln und/oder in dem U-Grund angeordnet sind. Vorzugsweise bildet dabei der Rahmen einen Einschub für den mobilen Röntgendetektor, insbesondere dann, wenn es sich bei dem Röntgendetektor um einen Flachdetektor handelt. Der Rahmen weist dann eine zumindest an seinen U-Schenkeln eine für die Aufnahme des Röntgendetektors geeignete Aufnahmenut auf.
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Die in der Positionierungsvorrichtung bzw. in der Positionierungshilfe vorgesehenen Komponenten, wie Messmittel, Batterie usw., können im Inneren des jeweiligen Grundkörpers angeordnet sein. Die Grundkörper von Positionierungsvorrichtung bzw. Positionierungshilfe können jedoch auch so ausgeführt sein, dass sie über entsprechende Aufnahmen für diese Komponenten verfügen. Die Komponenten können dann je nach Bedarf in den Grundkörper eingefügt werden.
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In einer weiteren denkbaren Ausführung der Erfindung ist die Positionierungsvorrichtung als geschlossener, den Röntgendetektor allseitig umschließender Rahmen ausgeführt. Vorzugsweise wird der Röntgendetektor mit dieser Art Rahmen unter Ausbildung einer Rast- oder Schnappverbindung verbunden.
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In einer weiteren denkbaren Ausführung der Erfindung ist die Positionierungsvorrichtung als eine Art Koffer ausgebildet, in dessen Innerem der mobile Röntgendetektor aufgenommen werden kann. Gegenüber einer Ausführung als U-förmiger Halterahmen zeichnet sich die Koffervariante dadurch aus, dass der Röntgendetektor zwischen einem Bodenelement und einem Deckelelement gehalten wird.
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Als ganz besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführung der Erfindung erwiesen, bei der die Positionierungsvorrichtung und/oder die Positionierungshilfe mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt ist. Dabei handelt es sich um aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Herstellung beliebiger dreidimensionaler Objekte, zumeist durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgetragenen Aufbaumaterials, wie Kunststoff, Metall oder Keramik. Beispiele solcher Schichtbauverfahren sind neben der Stereolithographie das Lasersintern oder das Selektive Maskensintern. Mit Hilfe eines solchen additiven Fertigungsverfahrens können die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendeten Positionierungsvorrichtungen und/oder Positionierungshilfen, vorzugsweise einschließlich der Messmittel und der Stromversorgung, auf einfache Weise, schnell und kostengünstig sowie individuell an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst angefertigt werden.
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Die Erfindung stellt somit ein besonders vorteilhaft bei drahtlosen Röntgendetektoren anwendbares System zum automatischen Ausrichten des Röntgenstrahlers bereit. Die Art der Röntgenvorrichtung spielt dabei eine untergeordnete Rolle. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung jedoch bei radiographischen Röntgenvorrichtungen einsetzbar. Der modulare Aufbau und die Variabilität dieses Systems ermöglichen eine universelle Einsetzbarkeit. Je nach Wunsch des Anwenders kann die Positionierungsvorrichtung und die Positionierungshilfe mit ausgewählten Messmittel versehen werden. Da weder an dem Röntgendetektor selbst noch an dem Röntgenstrahler Veränderungen vorgenommen werden müssen, können die Positionierungsvorrichtung und die Positionierungshilfe besonders einfach in die vorhandene Röntgenvorrichtung integriert werden. Die Positionierungshilfe kann an dem Röntgenstrahler und/oder an einem Deckenstativ vorgesehen sein.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
- 1 eine Röntgenvorrichtung,
- 2 ein mobiler Röntgendetektor mit einer ersten Positionierungsvorrichtung,
- 3 die erste Positionierungsvorrichtung aus 2,
- 4 eine zweite Positionierungsvorrichtung,
- 5 ein mobiler Röntgendetektor mit einer dritten Positionierungsvorrichtung.
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Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.
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In 1 ist eine radiographische Röntgenvorrichtung 1 dargestellt. Diese umfasst eine an einem Deckenstativ 2 verfahrbare Röntgenröhre 3 als Röntgenstrahler. Auf einer als Untersuchungstisch dienenden Patientenliege 4 befindet sich ein Patient 5 als Untersuchungsobjekt. Unterhalb des Patienten 5 ist ein drahtloser mobiler Röntgendetektor vorgesehen, der als Flachdetektor 6 ausgeführt ist. Die Röntgenröhre 3 wird relativ zu dem Flachdetektor 6 positioniert derart, dass sie für die Aufnahme des Patienten 5 zusammenwirken können. Ein von der Röntgenröhre 3 in die Mitte des Flachdetektors 6 zeigender Mittelstrahl 7 ist eingezeichnet.
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Der Flachdetektor 6 ist mit einer Positionierungsvorrichtung 8 verbunden, die nach Art eines U-förmigen Rahmens ausgeführt ist. Die Positionierungsvorrichtung 8 weist eine sich über die beiden U-Schenkel 9, 10 sowie den U-Grund 11 erstreckende, durchgehende Aufnahmenut 12 auf, in welcher der Flachdetektor 6 eingeschoben werden kann, wie in 2 gezeigt.
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Die Positionierungsvorrichtung 8 umfasst, wie in 3 illustriert, in der sie durchsichtig dargestellt ist, an ihren vier Ecken jeweils einen Ultraschallsender 13 als Marker. Darüber hinaus ist in den U-Schenkeln 9, 10 ein als Recheneinheit dienender Mikrocontroller 14 sowie eine Batterie 15 vorgesehen.
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Die Röntgenvorrichtung 1 umfasst darüber hinaus eine mit dem Deckenstativ 2 verbundene, entfernt von der Röntgenröhre 3 angeordnete Positionierungshilfe 18. Alternativ kann diese Positionierungshilfe 18 auch unmittelbar an der Röntgenröhre 3 befestigt sein, wie in 1 mit durchbrochener Linie angedeutet. Die Positionierungshilfe 18 kann ebenfalls als eine Art Rahmen ausgeführt sein oder aber in beliebiger anderer geeigneter Form vorliegen. Sie umfasst als Sensor einen oder mehrere geeignete Ultraschallempfänger 19 zur Bildung von Marker/Sensor-Paaren mit den Ultraschallsendern 13 der Positionierungsvorrichtung 8.
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Die Ultraschallsender und -empfänger 13, 19 dienen als Messmittel zum Ermitteln der Position und/oder der Orientierung der Positionierungsvorrichtung 8 und damit zum Ermitteln der Position und/oder der Orientierung des definiert zu der Positionierungsvorrichtung 8 angeordneten Flachdetektors 6.
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Anstelle der Ultraschallsender und -empfänger 13, 19 oder zusätzlich zu diesen können die Positionierungsvorrichtung 8 und die Positionierungshilfe 18 auch andere Marker und Sensoren aufweisen.
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In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt eine Bestimmung der relativen Position des Flachdetektors 6 zu der Röntgenröhre 3. Zusätzlich zur Bestimmung der relativen Position kann auch eine Bestimmung der Orientierung des Flachdetektors 6 erfolgen, vorzugsweise in Bezug auf eine Symmetrieachse der Röntgenröhre 3. Alle hierfür notwendigen Berechnungen werden in dem Mikrocontroller 14 durchgeführt, die zu diesem Zweck eine geeignete Software ausführt.
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Mit dem Mikrocontroller 14 verbunden und ebenfalls Teil der Positionierungsvorrichtung 8 ist ein Infrarot-Sender 16, der als Schnittstelle zur Bereitstellung der ermittelten Positions- und/oder Orientierungsdaten an eine mit einem Infrarot-Empfänger 20 ausgestattete Steuereinheit 21 der Röntgenvorrichtung 1 dient. Die Steuereinheit 21, die in 1 lediglich schematisch angedeutet ist, kontrolliert das anschließende automatische Ausrichten der Röntgenröhre 3 zu dem sich bereits in der Aufnahmeposition befindenden Flachdetektor 6 unter Verwendung der bereitgestellten Positions- und/oder Orientierungsdaten und ist zu diesem Zweck mit einer motorisch angetriebenen Verfahreinheit (nicht abgebildet) für die Röntgenröhre 3 verbunden. Alternativ oder zusätzlich erfolgt ein Ausrichten des Flachdetektors 6, beispielsweise durch einen motorischen Antrieb der Patientenliege 4.
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In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weist eine Positionierungsvorrichtung 22 einen von einer mit durchbrochenen Linien angedeuteten Ausgangsposition in eine Schwenkposition und zurück bewegbarer Arm 23 auf, an dessen freiem Ende einer der Ultraschallsender 13 angeordnet ist. In der Schwenkposition ist der Ultraschallsender 13 von dem in der Positionierungsvorrichtung 22 aufgenommenen Flachdetektor 6 weiter beabstandet als in der Ausgangsposition des Armes 23, so dass er seitlich neben dem Patienten 5 herausragt und in Richtung der Ultraschallempfänger 19 der Positionierungshilfe 18 eine freie Sichtlinie besteht. Im Gegensatz zu dem U-förmigen Rahmentyp weist die hier gezeigte Positionierungsvorrichtung 22 einen umlaufenden, geschlossenen Rahmen auf, welcher den Flachdetektor 6 allseitig umschließt. An der Positionierungsvorrichtung 22 vorgesehene Rastelemente 24 zur Ausbildung einer Rastverbindung des Flachdetektors 6 mit der Positionierungsvorrichtung 22 sind in 4 lediglich symbolisch angedeutet.
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In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Positionierungsvorrichtung 26 abgebildet. Die Positionierungsvorrichtung 26 ist dabei als Koffer mit einem Bodenteil 27 und einem an dem Bodenteil 27 schwenkbar befestigten Deckelteil 28 ausgeführt. Nach dem Schließen des Deckelteils 28 ist der Flachdetektor 6 im Inneren der Positionierungsvorrichtung 26 definiert gehalten. Die zur Funktionalität der Positionierungsvorrichtung 26 beitragenden Komponenten, wie Messmittel und dergleichen, sind dabei in dem Bodenteil 27 und/oder in dem Deckelteil 28 integriert.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
