DE3814246A1 - Medizinische untersuchungsanlage mit einer bilderzeugungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer medizinischen Untersuchungsan­ lage mit einer Bilderzeugungsvorrichtung für Patientenbilder.

Es sind medizinische Untersuchungsanlagen bekannt, bei denen Bilder aus dem Inneren des Patienten mit Hilfe einer Röntgen­ diagnostikvorrichtung zur Erzeugung von Röntgenschattenbildern, mit Hilfe eines Computertomographen, mit Hilfe der magnetischen Resonanz oder mit Hilfe von Ultraschall erzeugt werden. Die aus einem Bild gestellte Diagnose setzt eine genaue Erfassung des Patientenstatus voraus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine medizinische Untersuchungsanlage der eingangs genannten Art so auszubilden, daß gegenüber dem Stand der Technik zusätzliche Informationen über den Patienten erzeugt werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bild­ erzeugungsvorrichtung zur Erzeugung von Bildern aus dem Inneren des Patienten und von Oberflächenbildern ausgebildet ist. Die Oberflächenbilder können dabei beispielsweise mit Hilfe eines Lasermeßverfahrens gewonnen werden, wie es beispielsweise in der Zeitschrift "Automatisierungstechnische Praxis", Heft 2, 1988, Seite 99, beschrieben ist.

Das Oberflächenbild kann außer zur zusätzlichen Information des Untersuchers über den Patienten, d.h. zur Vervollständigung des Bildes aus dem Körperinneren, auch als dreidimensionale Maske für die Wiederpositionierung des Patienten bei turnusmäßigen Nachfolgeuntersuchungen verwendet werden. In der medizinischen Technik, insbesondere in der Röntgentechnik, werden nämlich oft Wiederholungsuntersuchungen gemacht, die die gleiche Position des Patienten erfordern, wie die vorangegangenen. Für die Ein­ stellung dieser gleichen Position kann das Oberflächenbild her­ angezogen werden.

Die exakte gleiche Positionierung wie bei einer vorangehenden Aufnahme ist z.B. bei Spezialuntersuchungen wie der Messung des Kalziumgehaltes der Knochensubstanz bei Osteoporose deshalb er­ forderlich, weil die interessierende prozentuale Substanzände­ rung über die Zeit, d.h. über verschiedene Untersuchungen, in der Größenordnung der Reproduktionsgenauigkeit der Meßposition liegt. Hier werden zwar schon CT-Röntgenbilder als Einstellhil­ fe herangezogen, durch die Heranziehung eines Oberflächenbildes gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch eine weitere Ver­ besserung möglich.

Bei fehlender Einblendung der Strahlung auf das Objekt treten Überstrahlungen auf. Dies hat zwei Nachteile:

Mehr Strahlenexpositon durch Streustrahlung und Bildqualitäts­ verlust.

Zur Erzielung einer exakten Einblendung kann ebenfalls das Oberflächenbild herangezogen werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von drei in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert:

In den Fig. ist ein Röntgenstrahler 1 dargestellt, der einen im Querschnitt dargestellten Patienten 2 durch eine Primärstrah­ lenblende 3 durchstrahlt. Der Patient 2 liegt auf einer Patien­ tenliege 4. Zur Erzeugung von Röntgenschattenbildern ist ein Röntgenbildverstärker 5 mit einer Fernsehkette 6 vorgesehen.

Zur Erzeugung eines Oberflächenbildes des Patienten 2 ist eine Lasermeßvorrichtung 7 vorhanden, die die ihr zugewandte Ober­ fläche des Patienten 2 geometrisch abtastet. Aus Abtastrichtung und Abtastwinkel können dem Verlauf der Patientenoberfläche entsprechende elektrische Signale gebildet werden. Das so er­ zeugte Oberflächenbild wird in einen Speicher 8 eines Rechners 9 eingespeichert. Ein weiterer Speicher 10 erhält von einem Analog/Digital-Wandler 11 das von der Fernsehkette 6 erzeugte Röntgenbild. Ein Bildrechner 12 erzeugt aus dem Oberflächenbild im Speicher 8 ein Konturenbild und führt diesem entsprechende elektrische Signale einem Vergleicher 13 zu. Der Vergleicher 13 erhält ferner Signale, die den Konturen des im Speicher 10 ge­ speicherten Röntgenbildes entsprechen. Er erzeugt an seinem Ausgang 14 ein Überlagerungsbild. Dieses Überlagerungsbild er­ laubt eine bessere Diagnose, als sie nur aufgrund des Röntgen­ schattenbildes der Fernsehkette 6 möglich ist.

Die Fernsehkette 6 erzeugt ein Bild aus dem Körperinneren. Ein solches Bild kann auch mit Hilfe anderer Bilderzeugungssysteme, z.B. eines CT-, MR- oder US-Systems, gewonnen werden. Ferner kann anstelle der Lasermeßvorrichtung 7 auch eine andere Meß­ vorrichtung für die Abtastung der Patientenoberfläche zur Ge­ winnung des Oberflächenbildes vorgesehen sein, z.B. eine Meß­ vorrichtung, die mit akustischer Strahlung arbeitet.

In der Fig. 2 sind Komponenten, die mit Komponenten der Fig. 1 gleich sind, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der Spei­ cher 8 ist dabei in einem Rechner 9 a angeordnet, der einen Speicher 10 a für ein dreidimensionales Oberflächenbild des Pa­ tienten 2 enthält, das bei einer früheren Untersuchung ent­ standen ist. Ein Vergleicher 13 a vergleicht das aktuelle Ober­ flächenbild im Speicher 8 mit dem älteren Oberflächenbild im Speicher 10 a. Er steuert einen Motor 15 über einen Verstärker 16, der die Patientenliege so lange verstellt, bis sich die beiden Oberflächenbilder decken. Dann ist der Patient 2 so po­ sitioniert, wie er bei der früheren Untersuchung positioniert war. Der Rechner 9 a steuert ferner die Primärstrahlenblende 3 über einen Verstärker 17 so an, daß das Röntgenstrahlenbündel des Röntgenstrahlers 1 soweit wie möglich eingeblendet wird, daß also die Konturen des Strahlungsfeldes dem untersuchten Be­ reich des Patienten 2 soweit wie möglich angenähert werden. Da­ durch wird eine Überstrahlung verhindert.

Die Positionssteuerung des Patienten 2 über den Motor 15 kann außer durch den Vergleich des aktuellen Bildes im Speicher 8 und des älteren Bildes im Speicher 10 a zusätzlich durch den Vergleich des aktuellen Bildes im Speicher 8 und des aktuellen Bildes des Analog/Digital-Wandlers 11 erfolgen. In diesem Fall verstellt der Motor 15 dann die Patientenliege 4 so lange, bis sich das aktuelle Oberflächenbild im Speicher 8 soweit wie möglich mit dem älteren Oberflächenbild im Speicher 10 a und hinsichtlich der Kontur des Patienten 2 soweit wie möglich mit dem aktuellen Bild des Analog/Digital-Wandlers 11 deckt.

Weiter ist möglich, den Vergleich der Oberflächenbilder (alt/ aktuell) mit dem der Röntgenbilder (alt/aktuell) zu kombinieren (siehe Fig. 3). Für das alte Röntgenbild wird ein weiterer Speicher 10 b in einem Rechner 9 b verwendet. Beide Systeme steu­ ern den Motor 15 und/oder die Primärstrahlenblende 3 an. Dabei findet vorher eine Bewertung der Differenzwerte beider Systeme in einer Bewertungsschaltung 20 statt. Bewertungskriterium sind z.B.

• a) System, mit höherem aktuellen Korrelationswert hat Vorrang,

oder

• b) Mittelwert beider Systeme wird zur Steuerung verwendet,

oder

• c) für Positionieren und Einblendung wird verschieden bewertet.

Dabei kann berücksichtigt werden, bis zu welchem Röntgenstrah­ lungs-Schwächungswert des Gewebes die Einblendung erfolgen soll, d.h. wie weit die Kontur des Patienten vom Strahlenschat­ ten der Primärstrahlenblende 3 überlappt werden soll.

Auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 2 und 3 kann das Bild aus dem Körperinneren außer mit Hilfe von Röntgen­ strahlen auch mit Hilfe der Magnetresonanz oder mit Hilfe von Ultraschall gewonnen werden. Auch die Lasermeßvorrichtung 7 kann durch eine andere geeignete Meßvorrichtung für die Ober­ fläche des Patienten 2 ersetzt werden.

Bei beiden Ausführungsbeispielen erhält der Rechner 9 a, 9 b am Eingang 18 der Gerätegeometrie entsprechende elektrische Signa­ le, so daß eine exakte Positionierung des Patienten 2 möglich ist.

Eine weitere Anwendung des Ausgangssignals des Rechners 9 a be­ steht in der Ansteuerung eines Tintenschreibers 19 für das An­ bringen von Markierungen auf dem Patienten zur Kennzeichnung eines Operationsfeldes. Dabei können aus dem Bild des Analog/ Digital-Wandlers 11 und aus dem aktuellen Oberflächenbild im Bildspeicher 8 Koordinaten für die Einstellung des Tinten­ schreibers gewonnen werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist es möglich, außer einem Oberflächenbild auch die Kontur des Patienten 2 in einer bestimmten Schnittebene, z.B. in der Schnittebene A-A darzu­ stellen. Durch Drehung der Lasermeßvorrichtung 7 relativ zum Patienten 2 kann sowohl das dreidimensionale Oberflächenbild als auch das Konturenbild den jeweiligen Erfordernissen ent­ sprechend gewonnen werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 erfolgt die Überlage­ rung des Oberflächenbildes im Speicher 8 mit dem Bild im Spei­ cher 10 anhand der Konturen des Patienten 2. Es ist auch mög­ lich, auf dem Patienten einen geeigneten Bezugskörper, z.B. einen Bleiklotz, anzubringen, der in beiden Bildern sichtbar ist. Bei der Überlagerung der Bilder wird dann dieser Bezugs­ körper in den Bildern zur Deckung gebracht.

Claims (6)

1. Medizinische Untersuchungsanlage mit einer Bilderzeugungs­ vorrichtung (5, 6, 7) für Patientenbilder, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderzeugungsvorrich­ tung (5, 6, 7) zur Erzeugung von Bildern aus dem Inneren des Patienten (2) und von Oberflächenbildern ausgebildet ist.

2. Untersuchungsanlage nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bilderzeugungsvorrichtung (5, 6, 7) ein Speicher (8) für Oberflächenbilder sowie ein Ver­ gleicher (13, 13 a) zugeordnet sind, der aus der Differenz zwi­ schen dem gespeicherten und einem aktuellen Bild entsprechen­ den Signalen eine verstellbare Komponente (3, 4) ansteuert.

3. Untersuchungsanlage nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die verstellbare Komponente von der Patientenliege (4) gebildet ist.

4. Untersuchungsanlage nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die verstellbare Komponente von der Primärstrahlenblende (3) gebildet ist.

5. Untersuchungsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ver­ stellbare Komponente von einem Tintenschreiber (19) für das An­ bringen von Markierungen auf dem Patienten (2) gebildet ist.

6. Untersuchungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilder aus dem Inneren des Patienten mit Hilfe der Röntgentechnik, Magnetresonanz oder Ultraschalltechnik und die Oberflächen­ bilder mit Hilfe einer Lasermeßvorrichtung (7) erzeugt werden.