DE102006037564C5

DE102006037564C5 - Verfahren zur Röntgenbildaufzeichnung mit einem robotergeführten C-Bogen-System sowie Aufzeichnungsvorrichtung zur Röntgenbildaufzeichnung

Info

Publication number: DE102006037564C5
Application number: DE102006037564A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Klingenbeck-Regn
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2010-09-23
Anticipated expiration: 2026-08-11
Also published as: CN101120883A; US20080037712A1; DE102006037564B3; CN101120883B; US7837385B2

Abstract

Verfahren zur Röntgenbildaufzeichnung mit einem robotergeführten C-Bogen-System, das ein mit einem C-Arm (7) in einer Aufnahmeebene um ein Drehzentrum (17) rotierbares Bildaufnahmesystem (9, 10) umfasst, bei dem durch Rotation des C-Arms (7) mehrere Röntgendurchleuchtungsbilder eines interessierenden Objektbereiches (14) eines auf einer Objektlagerungseinrichtung (15) gelagerten Objektes (13) unter verschiedenen Rotationswinkeln aufgezeichnet werden, aus denen sich ein oder mehrere Schnittbilder oder ein dreidimensionales Bild des Objektbereiches (14) rekonstruieren lassen, wobei der C-Arm (7) synchron zur Rotation kollisionsfrei so nachgeführt wird, dass der interessierende Objektbereich (14) zumindest bei jedem Rotationswinkel, bei dem eine Bildaufzeichnung erfolgt, innerhalb eines Strahlkegels (16) eines Röntgenstrahlbündels des Bildaufnahmesystems (9, 10) liegt, und wobei zusätzlich synchron zur Rotation des C-Arms (7) ein Abstand eines Röntgendetektors (9) des Bildaufnahmesystems (9, 10) vom Drehzentrum (17) verändert wird, um Kollisionen mit dem Objekt (13) oder der Objektlagerungseinrichtung (15) zu vermeiden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Röntgenbildaufzeichnung mit einem robotergeführten C-Bogen-System, das ein mit einem C-Arm in einer Aufnahmeebene um ein Drehzentrum rotierbares Bildaufnahmesystem umfasst, bei dem durch Rotation des C-Arms mehrere Röntgendurchleuchtungsbilder eines interessierenden Objektbereiches eines auf einer Objektlagerungseinrichtung gelagerten Objektes unter verschiedenen Rotationswinkeln aufgezeichnet werden, aus denen sich ein oder mehrere Schnittbilder oder ein dreidimensionales Bild des interessierenden Objektbereiches rekonstruieren lassen. Die Erfindung betrifft auch eine robotergeführte Aufzeichnungsvorrichtung, die für die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens ausgebildet ist.
C-Bogen-Systeme kommen in der medizinischen Praxis vielfach zum Einsatz. Bei diesen Systemen sind der Röntgendetektor sowie die Röntgenquelle gegenüberliegend an einem so genannten C-Arm angebracht, der für die Durchführung einer Rotationsbewegung ausgebildet ist. Damit lässt sich das Bildaufnahmesystem mit der Röntgenquelle und dem Röntgendetektor um ein Drehzentrum, das sog. Isozentrum des C-Bogen-Systems, rotieren. Auf diese Weise können mit diesen modernen C-Bogen-Systemen nicht nur zweidimensionale Durchleuchtungsbilder gewonnen werden, sondern durch Rotation des Bildaufnahmesystems um den Patienten auch dreidimensionale, CT-ähnliche Bilder oder Schnittbilder. Die Bildrekonstruktion der dreidimensionalen Bilder oder der Schnittbilder aus den unter verschiedenen Rotationswinkeln aufgezeichneten Durchleuchtungsbildern erfolgt in ähnlicher Weise wie bei einem Computertomographen (CT). Es können damit Weichteile oder, durch Subtraktion von Kontrastmittelbildern und nativen Bildern, Angiographien dreidimensional dargestellt werden.
Neben diesen verbreiteten C-Bogen-Systemen sind auch robotergeführte C-Bogen-Systeme bekannt, bei denen ein C-Arm mit einer Röntgenquelle und einem der Röntgenquelle gegenüberliegenden Röntgendetektor an die Hand eines Roboters angekoppelt ist, der dieses Röntgenaufzeichnungssystem zur Aufzeichnung der zweidimensionalen Röntgenbilder um das interessierende Objekt bewegt.
Der durchleuchtete Objektbereich, von dem anschließend durch Rekonstruktion ein dreidimensionales Bild gewonnen wird, ist durch die Größe des Strahlkegels des Röntgenstrahlbündels beschränkt. Die Größe des Strahlkegels ist wiederum auf die Größe und den Abstand des Röntgendetektors, in der Regel ein Flachdetektor, abgestimmt. Der interessierende Objektbereich das so genannte VOI (Volume of Interest), muss im Isozentrum des C-Bogen-Systems liegen, damit er für jeden Rotations- bzw. Projektionswinkel durch das Bildaufnahmesystem abgebildet werden kann. Bei interessierenden Objektbereichen der medizinischen Bildgebung, die zentral im Patientenquerschnitt liegen, wie beispielsweise der Kopf, das Herz oder der zentrale Bauchraum, ist diese Bedingung ohne Weiteres erfüllt. Sollen jedoch Bereiche am Rand des Patientenquerschnittes, wie beispielsweise die Leber oder die Nieren, dargestellt werden, so ergeben sich durch die obige Bedingung Probleme. Diese Bereiche können nur bedingt in das Isozentrum des C-Bogen-Systems gebracht werden, da ein seitliches Verschieben des Patienten bzw. des Patientenlagerungstisches durch den rotierenden C-Arm mit dem daran angebrachten Bildaufnahmesystem stark beschränkt ist.
Kann der interessierende Bereich, beispielsweise ein Organ, nicht vollständig im Strahlkegel des Röntgenstrahlbündels positioniert werden, so ist keine getreue Rekonstruktion des Organs aus den bei mehreren Rotationswinkeln aufgezeichneten Röntgenbildern mehr möglich.
Aus der Druckschrift DE 10 2004 062 473 A1 geht eine medizinische Strahlentherapieanordnung mit einem robotergeführten C-Bogen-System hervor, die eine Patientenlagerungsvorrichtung mit einer Patientenliege aufweist, welche vor ein Austrittsfenster für einen ortsfesten Partikelstrahl in einer zur Bestrahlung eines Patienten geeigneten Bestrahlungsposition bringbar ist. Weiterhin ist ein Röntgen-Diagnosegerät zur Bestimmung oder Verifikation der Position eines zu bestrahlenden Tumors vorgesehen, wobei das Röntgen-Diagnosegerät eine Röntgenquelle sowie einen Detektor aufweist, die im Raum um die in der Bestrahlungsposition befindliche Patientenliege verfahrbar sind. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, die Lage eines Tumors bereits in der Bestrahlungsposition zu verifizieren, so dass eine Umlagerung des Patienten nicht erforderlich ist.
Die DE 10 2004 062 473 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Röntgenbildaufzeichnung mit dem robotergeführten C-Bogen-System, das ein mit einem C-Arm in einer Aufnahmeebene um ein Drehzentrum rotierbares Bildaufnahmesystem umfasst, wobei durch Rotation des C-Arms mehrere Röntgendurchleuchtungsbilder eines interessierenden Bereiches eines auf der Patientenlagerungseinrichtung gelagerten Patienten unter verschiedenen Rotationswinkeln aufgezeichnet werden, aus denen sich ein dreidimensionales Bild des Bereiches rekonstruieren lässt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie eine robotergeführte Aufzeichnungsvorrichtung anzugeben, mit denen eine dreidimensionale Bildgebung auch von seitlichen Randbereichen eines Objektes möglich ist.
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren und der Aufzeichnungsvorrichtung gemäß den Patentansprüchen 1 bzw. 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie der robotergeführten Aufzeichnungsvorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie dem Ausführungsbeispiel entnehmen.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Röntgenbildaufzeichnung mit einem robotergeführten C-Bogen-System, das ein mit einem C-Arm in einer Aufnahmeebene um ein Drehzentrum rotierbares Bildaufnahmesystem umfasst, werden in bekannter Weise durch Rotation des C-Arms mehrere Röntgendurchleuchtungsbilder eines interessierenden Objektbereiches eines auf einer Objektlagerungseinrichtung gelagerten Objektes unter verschiedenen Rotationswinkeln aufgezeichnet, aus denen sich dann ein oder mehrere Schnittbilder oder ein dreidimensionales Bild des Objektbereiches rekonstruieren lassen. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der C-Arm des C-Bogen-Systems synchron zur Rotation kollisionsfrei so nachgeführt wird, dass der interessierende Objektbereich zumindest bei jedem Rotationswinkel, bei dem eine Bildaufzeichnung erfolgt, innerhalb eines Strahlkegels des Röntgenstrahlbündels des Bildaufnahmesystems liegt.
Bei dem vorliegenden Verfahren wird somit ausgenutzt, dass bei einem robotergeführten C-Bogen-System zwar bei lateraler Stellung des C-Arms nur eine geringe Verschiebemöglichkeit des C-Arms in seitlicher Richtung besteht, jedoch bei anderen Rotationswinkeln der C-Arm kollisionsfrei über wesentlich größere Distanzen seitlich verschoben bzw. nachgeführt werden kann. Durch die vorgeschlagene, zur Rotation des C-Arms bzw. des Bildaufnahmesystems synchronisierte Nachführung des C-Arms innerhalb des kollisionsfreien Raums wird erreicht, dass der interessierende Bereich bei jeder Aufzeichnung eines Durchleuchtungsbildes innerhalb des Strahlkegels des Röntgenstrahlbündels liegt. Der Zentralstrahl des von der Röntgenröhre auf den Röntgendetektor gerichteten Röntgenstrahlbündels verläuft somit bei diesen Rotationswinkeln immer weitgehend durch den interessierenden Bereich, so dass dieser Bereich vollständig abgebildet wird. Dies ist die Voraussetzung für die korrekte Rekonstruktion ein oder mehrerer Schnittbilder oder eines dreidimensionalen Bildes dieses Bereiches aus den aufgezeichneten Durchleuchtungsbildern.
Die robotergeführte Verschiebung des C-Arms entspricht einer Verschiebung des Drehzentrums des Bildaufnahmesystems, die durch die Führung des C-Arms mit dem Roboter ermöglicht wird. Bei einem robotergeführten C-Bogen-System kann das Drehzentrum innerhalb der Reichweite des Roboterarms (Arbeitsraum des Roboterarms) variabel im Raum verschoben werden. Durch die Verschiebung des Drehzentrums während der bei der Bildaufnahme erfolgenden Rotation kann der interessierende Bereich, beispielsweise ein Organ, immer innerhalb des Röntgenstrahlkegels gehalten werden. Dies ermöglicht eine genaue Rekonstruktion des interessierenden Bereiches aus den unter verschiedenen Rotationswinkeln aufgezeichneten Röntgenbilddaten. Die Verschiebung muss dabei synchron zur Rotationsbewegung erfolgen, um während der Rotation zuverlässig Kollisionen des Bildaufnahmesystems mit dem Objekt oder der Objektlagerungseinrichtung zu vermeiden.
Die anfängliche Lage des jeweils interessierenden Bereiches relativ zum anfänglichen Drehzentrum des C-Bogen-Systems kann dabei der Steuereinrichtung des robotergeführten C-Bogen-Systems beispielsweise durch den Benutzer als seitliche Distanz eingegeben werden. Es besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, zunächst eine oder mehrere Übersichtsaufnahmen des Objektes ohne Nachführbewegung zu machen und dem Benutzer an einem Bildanzeigegerät darzustellen, in der dieser dann den interessierenden Bereich markieren kann. Auf diese Weise kann der anfängliche Abstand des interessierenden Bereiches vom anfänglichen Drehzentrum auch durch einen Bildrechner des C-Bogen-Systems automatisch bestimmt werden. Die kollisionsfrei maximal mögliche seitliche Verschiebung des C-Arms bei den unterschiedlichen Rotationswinkeln des C-Arms muss vorher für das jeweilige C-Bogen-System bestimmt werden. Die Synchronisation der Rotation des Bildaufnahmesystems bzw. C-Arms mit der Nachführung des C-Arms stellt hierbei kein Problem dar, da der jeweils momentane Rotationswinkel des C-Arms auch bisher für die spätere Rekonstruktion dreidimensionaler Bilder bei jeder Bildaufzeichnung erfasst werden muss, also dem System bekannt ist.
Bei dem vorliegenden Verfahren kann neben der Nachführung des C-Arms bzw. des Drehzentrums auch der Abstand zwischen Detektor und Röntgenquelle am C-Arm variiert werden, um eine kollisionsfreie Rotation bei der Bildaufnahme zu ermöglichen. Die Verstellung dieses Abstandes ist bei robotergeführten C-Armen möglich, die in der Regel anstelle eines C-förmigen einen U-förmigen Träger für das Bildaufnahmesystem aufweisen. Unter C-Arm sind daher in der vorliegenden Patentanmeldung auch derartige U-förmige, V-förmige oder ähnliche Träger zu verstehen, bei denen die Röntgenröhre und der Röntgendetektor an zwei sich gegenüberliegenden Schenkeln befestigt sind. Auch diese Variation des Abstandes zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor erfolgt in Synchronisation zur Rotationsbewegung des C-Arms.
Die vorgeschlagene robotergeführte Auf zeichnungsvorrichtung für die Aufzeichnung von Röntgenbildern umfasst damit in bekannter Weise ein robotergeführtes C-Arm-System mit einem in einer Aufnahmeebene um ein Drehzentrum rotierbaren Bildaufnahmesystem, eine Objektlagerungseinrichtung, auf der ein zu untersuchendes Objekt im Drehzentrum des C-Arms positionierbar ist sowie eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Rotation des C-Arms sowie zur Steuerung des Bildaufnahmesystems zur Aufzeichnung von Röntgendurchleuchtungsbildern unter unterschiedlichen Rotationswinkeln. Bei dem Roboter handelt es sich um einen Roboter mit mehreren Bewegungsachsen, die über die Steuereinrichtung zur Bewegung einer Roboterhand ansteuerbar sind. Die Aufzeichnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuereinrichtung den C-Arm synchron zur Rotation des C-Arms zur Durchführung einer kollisionsfreien Nachführbewegung derart ansteuert, dass der interessierende Objektbereich zumindest bei jedem Rotationswinkel, bei dem eine Bildaufzeichnung erfolgt, innerhalb eines Strahlkegels des Röntgenstrahlbündels des Bildaufnahmesystems liegt.
Der Roboter des vorgeschlagenen robotergeführten C-Bogen-Systems kann beispielsweise sechs Drehachsen aufweisen. Es kann sich hierbei in einer Ausgestaltung um einen Knickarm-Roboter handeln, wie er in Fertigungsstraßen der Automobilindustrie zum Einsatz kommt.
Da sich durch die Nachführbewegung, ggf. in Kombination mit einer Veränderung des Abstandes zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor, sowohl die Lage des momentanen Drehzentrums als auch der Fokus-Detektorabstand während eines Umlaufs des Bildaufnahmesystems ändern können, ist für eine dreidimensionale Rekonstruktion des interessierenden Bereiches eine entsprechende Anpassung der bekannten Rekonstruktionsalgorithmen erforderlich. So kann bei Einsatz der Rückprojektion des sog. Feldkamp-Verfahrens (vgl. L. A. Feldkamp et al., ”Practical Cone-Beam Algorithm”, J. Opt. Soc. Am. A1 (1984), Seiten 612 bis 619) diese veränderliche Geometrie entsprechend berücksichtigt werden.
Da die geometrischen Beziehungen zwischen Röntgenquelle, Objektlagerungseinrichtung und Röntgendetektor vor Beginn der Röntgenbildaufzeichnung bekannt sind, kann eine erste grobe Abschätzung der erforderlichen Fokusbahn und der Detektorbahn prospektiv erfolgen. Anhand einiger weniger Durchleuchtungsaufnahmen unter verschiedenen Richtungen lässt sich die Patientengeometrie so abschätzen, dass eine individuelle Anpassung der Fokus- und Detektorbahn an das jeweilige auf der Objektlagerungseinrichtung gelagerte Objekt erfolgen kann. Die einmal bestimmte Abtastbahn kann auch für Mehrfachumläufe genutzt werden, da sich die Lage der inneren Organe, beispielsweise Leber oder Herz, zwar verändern kann, die äußeren Konturen des Patienten während der Röntgenbildaufzeichnung aber weitgehend unverändert bleiben.
Ein zusätzlicher Vorteil des vorliegenden Verfahrens sowie der zugehörigen Aufzeichnungsvorrichtung besteht darin, dass die Nachteile abgeschnittener Projektionen (sog. Truncated Projections) hier vermieden werden. Diese abgeschnittenen Projektionen treten auf, wenn das Röntgenstrahlbündel den interessierenden Bereich in einzelnen Projektionen nicht vollständig erfasst, d. h. wenn der interessierende Bereich über den Strahlkegel des Röntgenstrahlbündels hinausragt. In diesem Fall ist keine getreue Rekonstruktion des interessierenden Bereichs mehr möglich. Ist allerdings, wie dies mit dem vorliegenden Verfahren ermöglicht wird, ein Teil des Randes des Patienten in der VOI enthalten, so kann der Teil der VOI exakt rekonstruiert werden, der durch Liniensegmente mit dem Rand verbunden werden kann, wobei die Liniensegmente vollständig in der VOI enthalten sein müssen. Einzelheiten hierzu finden sich in M. Defrise et al., ”Enlargement of the Region of Accurate Reconstruction in Computed Tomography from Truncated Data”, Proceedings of the Int. Meeting an Fully Three-Dimensional Image Reconstruction in Radiology and Nuclear Medicine, Salt Lake City, UT, USA, July 6 to 9, 2005, Seiten 46 bis 50, oder in I. Arai et al., ”A New Class of Super-Short-Scan Algorithms for Fan-Beam Reconstruction”, IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record, Fajardo, Puerto Rico, October 23–29, 2005.
Das vorliegende Verfahren sowie die zugehörige Aufzeichnungsvorrichtung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Aufzeichnungssituation, bei der der interessierende Bereich gerade noch innerhalb des Röntgenstrahlkegels liegt;
2 eine schematische Darstellung einer Aufzeichnungssituation, bei der der interessierende Bereich über den Röntgenstrahlkegel hinausragt;
3 eine schematische Darstellung einer Aufzeichnungssituation, bei der der interessierende Bereich durch Nachführung des C-Arms wieder im Röntgenstrahlkegel liegt;
4 eine schematische Darstellung, die die kollisionsfreie Nachführung des C-Arms gemäß der vorliegenden Erfindung andeutet; und
5 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Aufzeichnungsvorrichtung.
Bei bekannten robotergeführten C-Bogen-Systemen erfolgt eine robotergeführte Rotation des C-Arms und des daran angeordneten Bildaufnahmesystems um ein ortsfestes Drehzentrum, in dem das zu untersuchende Objekt auf einer Objektlagerungseinrichtung, in der Regel einem Patiententisch, positioniert ist. 1 zeigt stark schematisiert eine derartige Aufnahmesituation mit einem Patienten 13 auf dem Patiententisch 15. In diesem Beispiel befindet sich der Patient aufgrund der geometrischen Gegebenheiten nicht vollständig in dem von der Röntgenquelle 1 des Bildaufnahmesystems ausgehenden Röntgenstrahlkegel 16, der nach Durchtritt durch den Patienten auf den gegenüberliegenden Röntgendetektor 9 trifft. Während der Bildaufzeichnung rotiert das Bildaufnahmesystem bestehend aus Röntgenquelle 1 und Röntgendetektor 9 um das Drehzentrum 17, um Röntgenaufzeichnungen unter verschiedenen Rotationswinkeln vom Patienten aufzunehmen. Da der Patient 13 seitlich über den Röntgenstrahlkegel 16 hinausragt, müssen bei der dreidimensionalen Bildrekonstruktion Korrekturen für die Abschneidungen der Projektionen durchgeführt werden. Diese Korrekturen sind als Truncationskorrekturen bekannt. Da der interessierende Bereich 14, beispielsweise ein Organ wie die Leber, in diesem Beispiel jedoch bei sämtlichen Rotationswinkeln innerhalb des Röntgenstrahlkegels 16 liegt, wird dieses Organ bei der Röntgenbildaufzeichnung noch getreu abgebildet.
Liegt jedoch auch der interessierende Bereich 14 nicht vollständig während der gesamten Rotation im Strahlenkegel 16, wie dies in der 2 angedeutet ist, so ist später keine getreue Rekonstruktion des interessierenden Bereichs aus den aufgezeichneten Durchleuchtungsbildern mehr möglich. Beim vorliegenden Verfahren wird der robotergeführte C-Arm in diesem Fall variabel derart im Raum verschoben, dass der interessierende Bereich 14 bei jedem Rotationswinkel noch im Strahlenkegel 16 liegt. Dies ist durch geeignete Steuerung des den C-Arm führenden Roboters innerhalb des Bewegungsraums des Roboters ohne weiteres möglich. 3 zeigt eine derartige seitliche Verschiebung des C-Arms bzw. des daran befestigten Bildaufnahmesystems, so dass der interessierende Bereich wieder im momentanen Drehzentrum liegt.
Die im Beispiel der 3 dargestellte seitliche Verschiebung kann allerdings zu Kollisionsproblemen führen, da bei Beibehaltung dieser Verschiebung bei bestimmten Rotationswinkeln eine Kollision von Röntgendetektor oder Röntgenröhre und Patiententisch, vor allem in der lateralen Projektionsrichtung, auftreten kann. Daher erfolgt beim vorliegenden Verfahren eine variable Nachführung des C-Arms, um eine Kollisionsfreiheit der gesamten Rotationsbewegung zu gewährleisten. Dies ist beispielhaft in der 4 angedeutet, bei der der C-Arm bei vertikaler Projektion so seitlich verschoben wird, dass das momentane Drehzentrum im interessierenden Bereich liegt, diese seitliche Verschiebung bei lateraler Projektion allerdings wieder zum größten Teil rückgängig gemacht wird, um eine Kollision zwischen Röntgendetektor und Objekt bzw. Patiententisch zu vermeiden. Diese letztgenannte Verschiebung in entgegengesetzter Richtung ist durch den Pfeil angedeutet. In der Figur ist auch zu erkennen, dass durch eine derartige Verschiebung der interessierende Bereich 14 bei lateraler Projektion trotzdem noch im Röntgenstrahlkegel 16 liegt.
In Abhängigkeit vom momentanen Rotationswinkel erfolgt somit bei dem vorliegenden Verfahren eine variable Nachführung des C-Arms derart, dass der interessierende Bereich 14 ständig innerhalb des Röntgenstrahlkegels 16 liegt und gleichzeitig Kollisionen vermieden werden. Zusätzlich kann auch der Abstand zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor bei Rotationswinkeln vergrößert werden, bei denen eine höhere Kollisionsgefahr besteht.
Beim vorliegenden Verfahren und der zugehörigen Aufzeichnungsvorrichtung werden daher die unterschiedlichen räumlichen Verhältnisse genutzt, wie sie in den unterschiedlichen Rotationsstellungen des C-Arms vorliegen. Während in der lateralen Position des Bildaufnahmesystems die seitliche Verschiebemöglichkeit des C-Arms zur Vermeidung von Kollisionen stark begrenzt ist, ist in der vertikalen Position eine nahezu beliebige seitliche Verschiebung des C-Arms ohne Kollisionsgefahr möglich. In Zwischenpositionen kann immer noch eine entsprechend geringere seitliche Verschiebung ohne Behinderung der Rotation durchgeführt werden, die größer ist als die Verschiebemöglichkeit bei lateraler Projektion. Der C-Arm wird daher in Abhängigkeit vom momentanen Rotationswinkel synchron zur Rotationsbewegung seitlich verschoben, um den interessierenden Bereich 14 immer im Röntgenstrahlkegel 16 zu halten. Dies kann bei einem robotergeführten C-Bogen-System über die Steuerung des Roboters erfolgen.
Die 5 zeigt ein Beispiel für ein derartiges robotergeführtes C-Arm-System in perspektivischer Ansicht. Das System umfasst einen bekannten Roboter mit sechs Drehachsen. An einem Grundgestell 1, das beispielsweise am Boden eines Operationssaals fest montiert sein kann, ist drehbar um eine erste Drehachse ein Karussell 2 aufgenommen. Am Karussell 2 ist schwenkbar um eine zweite Drehachse eine Schwinge 3 angebracht. An der Schwinge 3 ist drehbar um eine dritte Drehachse ein Arm 4 befestigt. Am Ende des Arms 4 ist drehbar um eine vierte Drehachse eine Roboterhand 5 angebracht. Die Hand 5 weist eine Schnittstelle 6 zur Ankopplung eines Werkzeugs auf, das über die Schnittstelle 6 um eine Rotationsachse rotierbar und um eine senkrecht dazu verlaufende fünfte Drehachse schwenkbar ist. An der Schnittstelle 6 der Hand 5 ist ein allgemein mit dem Bezugszeichen 7 bezeichneter Träger angekoppelt.
Der Träger 7 ist im vorliegenden Beispiel nach Art eines U-Profils mit zwei einander gegenüberliegenden Schenkeln 8a, 8b ausgebildet. An dem ersten Schenkel 8a ist ein Röntgendetektor 9 und am zweiten Schenkel 8b eine Röntgenquelle 10 in gegenüberliegender Anordnung angebracht. Der erste 8a und der zweite Schenkel 8b können bzgl. eines Zentralelements 11 des Trägers linear bewegbar angebracht sein, so dass der Abstand A zwischen dem Röntgendetektor 9 und der Röntgenquelle 10 verstellbar ist. In einer Ausgestaltung der vorliegenden Aufzeichnungsvorrichtung kann dieser Abstand motorisch verstellt werden.
Die Ansteuerung des Roboters zur Rotationsbewegung des aus Röntgenquelle 10 und Röntgendetektor 9 gebildeten Bildaufzeichnungssystems um die Rotationsachse A6 erfolgt über die Steuereinrichtung 12, die auch die Bildaufzeichnung mit dem Bildaufzeichnungssystem sowie ggf. die motorische Verstellung des Abstandes A zwischen Röntgenquelle 10 und Röntgendetektor 9 übernimmt. Die Steuereinrichtung 12 steuert den Roboter gemäß dem vorangehend beschriebenen Verfahren zur Bildaufzeichnung und Nachführung des C-Arms sowie ggf. des Abstandes A an.

Claims

Verfahren zur Röntgenbildaufzeichnung mit einem robotergeführten C-Bogen-System, das ein mit einem C-Arm (7) in einer Aufnahmeebene um ein Drehzentrum (17) rotierbares Bildaufnahmesystem (9, 10) umfasst, bei dem durch Rotation des C-Arms (7) mehrere Röntgendurchleuchtungsbilder eines interessierenden Objektbereiches (14) eines auf einer Objektlagerungseinrichtung (15) gelagerten Objektes (13) unter verschiedenen Rotationswinkeln aufgezeichnet werden, aus denen sich ein oder mehrere Schnittbilder oder ein dreidimensionales Bild des Objektbereiches (14) rekonstruieren lassen, wobei der C-Arm (7) synchron zur Rotation kollisionsfrei so nachgeführt wird, dass der interessierende Objektbereich (14) zumindest bei jedem Rotationswinkel, bei dem eine Bildaufzeichnung erfolgt, innerhalb eines Strahlkegels (16) eines Röntgenstrahlbündels des Bildaufnahmesystems (9, 10) liegt, und wobei zusätzlich synchron zur Rotation des C-Arms (7) ein Abstand eines Röntgendetektors (9) des Bildaufnahmesystems (9, 10) vom Drehzentrum (17) verändert wird, um Kollisionen mit dem Objekt (13) oder der Objektlagerungseinrichtung (15) zu vermeiden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der C-Arm (7) horizontal nachgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der C-Arm (7) bei der Rotation ausgehend von einer Nullstellung bei horizontaler Lage des Bildaufnahmesystems (9, 10) bis zu einer maximalen Distanz gegenüber der Nullstellung bei vertikaler Lage des Bildaufnahmesystems (9, 10) nachgeführt wird.
Aufzeichnungsvorrichtung zur Röntgenbildaufzeichnung, mit einem in einer Aufnahmeebene um ein Drehzentrum (17) rotierbaren Bildaufnahmesystem (9, 10), das an einem zur Ausführung der Rotation um das Drehzentrum (17) robotergeführten C-Arm (7) angebracht ist, einer Objektlagerungseinrichtung (15), auf der ein zu untersuchendes Objekt (13) im Drehzentrum (17) positionierbar ist und einer Steuereinrichtung (12) zur Steuerung der Rotation des C-Arms (7) sowie des Bildaufnahmesystems (9, 10) zur Aufzeichnung von Röntgendurchleuchtungsbildern unter unterschiedlichen Rotationswinkeln, wobei ein Abstand zwischen einer Röntgenquelle (10) und einem Röntgendetektor (9) des Bildaufnahmesystems (9, 10) motorisch verstellbar ist, und wobei die Steuereinrichtung (12) derart ausgebildet ist, dass sie den C-Arm (7) bei Bedarf synchron zur Rotation für die Durchführung einer kollisionsfreien Nachführbewegung derart ansteuert, dass ein interessierender Objektbereich (14) bei jedem Rotationswinkel, bei dem eine Bildaufzeichnung erfolgt, innerhalb eines Strahlkegels (16) eines Röntgenstrahlbündels des Bildaufnahmesystems (9, 10) liegt, und dass sie den Abstand zwischen der Röntgenquelle (10) und dem Röntgendetektor (9) zusätzlich synchron zur Rotation des C-Arms (7) verändert, um Kollisionen mit dem Objekt (13) oder der Objektlagerungseinrichtung (15) zu vermeiden.
Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei dem die Steuereinrichtung (12) so ausgebildet ist, dass sie den C-Arm (7) bei Bedarf für die Durchführung der Nachführbewegung derart ansteuert, dass der C-Arm (7) ausgehend von einer Nullstellung bei horizontaler Lage des Bildaufnahmesystems (9, 10) bis zu einer maximalen Distanz gegenüber der Nullstellung bei vertikaler Lage des Bildaufnahmesystems (9, 10) nachgeführt wird.