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Dokumentenidentifikation DE102005014286B4 21.12.2006
Titel Diagnostikeinrichtung mit einem Röntgensystem und einem Ortungssystem für Katheder sowie Verfahren zu deren Betrieb
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Nekovar, Anton, 91077 Neunkirchen, DE;
Sandkamp, Bernhard, Dr., 91054 Erlangen, DE
DE-Anmeldedatum 24.03.2005
DE-Aktenzeichen 102005014286
Offenlegungstag 05.10.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.12.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.12.2006
IPC-Hauptklasse G03B 42/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H04N 5/325(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   A61B 6/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   A61B 19/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Diagnostikeinrichtung mit einem Röntgensystem zur Erzeugung von Röntgenbildern, das ein Röntgengerät und ein Bildsystem für das Röntgengerät mit einer Betriebsfrequenz aufweist, und einem System zur Ortung von Objekten mit einer Betriebsfrequenz sowie ein Verfahren zum Betrieb der Diagnostikeinrichtung mit einem Röntgensystem, aufweisend ein Bildsystem mit einer Betriebsfrequenz, und einem System zur Ortung von Objekten mit einer Betriebsfrequenz, wobei bei den Ortungssystemen durch das Objekt die Amplituden unterschiedlicher Magnetfelder gemessen und daraus die Positionen des Objekts bestimmt werden.

Derartige Diagnostikeinrichtungen werden in verschiedenen medizinischen Prozeduren, beispielsweise bei der PCI (Percutaneous Coronary Intervention) und Cardiac EP (Electrophysiology) Interventionen, verwendet.

Aus der US 5,757,884 A ist ein oben genanntes Röntgensystem mit einem flachen Bildwandler bekannt, der eine Szintillator- und eine Halbleiterschicht mit in einer Matrix angeordneten Pixelelementen aufweist. Diese so genannten Flachbilddetektoren sind erst kürzlich auf dem Markt eingeführt worden.

Im Bereich der Medizintechnik gibt es Ortungssysteme von Kathetern, die mit magnetischen bzw. elektromagnetischen Feldern arbeiten. In der US 5,752,513 A ist ein derartiges magnetisches Ortungssystem für Katheter beschrieben. Diese Ortungssysteme führen bei den Flachbilddetektoren, wie sie immer mehr in der Röntgentechnik eingesetzt werden, aufgrund ihrer starken magnetischen Felder zu Bildstörungen. Diese Störungen können z.B. horizontale Streifen im Bild sein, die sich als additive Komponente der eigentlichen Bildinformation überlagern.

In der Vergangenheit wurden als Bildwandler vor allen Dingen Bildverstärker mit angekoppelten CCD-Kameras eingesetzt. Diese Bildverstärker sowie die CCD-Kameras werden von den durch das Ortungssystem abgestrahlten Feldern nicht beeinflusst. Daher war dieses Problem früher nicht bekannt. Bei neuen Röntgenanlagen werden inzwischen jedoch fast ausschließlich Flachbilddetektoren eingesetzt.

In der US 5,265,610 A ist eine Diagnostikeinrichtung mit einem Röntgensystem zur Erzeugung von Röntgenbildern, das ein Röntgengerät mit einem Röntgenbilddetektor und ein Bildsystem für das Röntgengerät aufweist, und mit einem System zur Ortung von Objekten bekannt, wobei sowohl die Bildfrequenzen des Röntgensystems als auch die Betriebsfrequenzen des Systems zur Ortung von Objekten zwischen 12 bis 60 Hz betragen können.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Diagnostikeinrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass die Bildstörungen erheblich reduziert bzw. vollständig eliminiert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Diagnostikeinrichtung gemäß Patentanspruch 1 dadurch gelöst,

  • • dass Einstellmittel für die Veränderung der Betriebsfrequenz des Bildsystems und/oder der Betriebsfrequenz des Systems zur Ortung von Objekten vorgesehen sind, mittels derer die beiden letztgenannten Systeme derart aufeinander abstimmbar sind, dass Störungen innerhalb aufeinander folgender Röntgenbilder nahezu statisch sind, und
  • • dass das Bildsystem eine Korrekturvorrichtung aufweist, die derart ausgebildet ist, dass die statischen Störungen eliminiert werden.

Durch diese Korrektur können bei Verwendung von Katheter-Ortungssystemen in Kombination mit Röntgenanlagen auftretende Bildartefakte restlos beseitigt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 9.

Ist in der Diagnostikeinrichtung eine Steuervorrichtung für wenigstens eines der beiden letztgenannten Systeme vorgesehen, kann sie die Einstellmittel für die Veränderung der Betriebsfrequenz wenigstens eines der beiden letztgenannten Systeme aufweisen.

Erfindungsgemäß kann die Korrekturvorrichtung einen Bildspeicher für ein Korrekturbild aufweisen, das zusammen mit folgenden Röntgenbildern einer Subtraktionsstufe zugeführt wird.

In vorteilhafter Weise können die Einstellmittel zur Veränderung der Betriebsfrequenzen des Systems zur Ortung von Objekten ausgebildet sein.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Betriebsfrequenz des Bildsystems 30 Hz beträgt, wobei die Betriebsfrequenz des Systems zur Ortung von Objekten ein Vielfaches von 30 Hz betragen kann.

Alternativ können die Einstellmittel die Betriebsfrequenz des Bildsystems verändern, wobei die Betriebsfrequenz des Bildsystems ein ganzzahliger Teiler der Betriebsfrequenz des Systems zur Ortung von Objekten sein kann.

Bei einem System zur Ortung von Objekten mit mehreren Betriebsfrequenzen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Einstellmittel derart ausgebildet sind, dass die Differenz der Betriebsfrequenzen des Systems zur Ortung von Objekten 200 Hz beträgt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Verfahren gemäß Patentanspruch 10 dadurch gelöst, dass die Betriebsfrequenzen des Bildsystems und des Systems zur Ortung von Objekten derart aufeinander abgestimmt werden, dass Störungen des Ortungssystems im Röntgenbild innerhalb aufeinander folgender Röntgenbilder nahezu statisch sind, und dass das Röntgenbild im Sinne einer Minimierung von statischen Störungen korrigiert wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche 11 bis 16.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Korrekturbild erstellt wird und damit die darauf folgenden, belichteten Röntgenbilder korrigiert werden.

Erfindungsgemäß kann von den dem Korrekturbild folgenden Röntgenbildern das Korrekturbild subtrahiert werden.

Zweckmäßigerweise ist als Betriebsfrequenz des Systems zur Ortung von Objekten ein ganzzahliges Vielfaches der Betriebsfrequenz des Bildsystems wählbar.

Ist das System zur Ortung von Objekten mit mehreren Betriebsfrequenzen betreibbar, so empfiehlt es sich erfindungsgemäß, als Differenzen der Betriebsfrequenzen des Systems zur Ortung von Objekten ein ganzzahliges Vielfaches der Betriebsfrequenz des Bildsystems zu wählen.

In vorteilhafter Weise kann das Korrekturbild zu Beginn einer Untersuchung erstellt und von allen Röntgenbildern der Untersuchung subtrahiert werden. Alternativ kann das Korrekturbild nach einer einstellbaren Anzahl von Röntgenbildern wiederholt erstellt und das aktuelle Korrekturbild von unmittelbar darauf folgenden Röntgenbildern subtrahiert werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 Diagnostikeinrichtung mit Röntgen- und Ortungssystem,

2 eine Signaltaktfolge einer bekannten Diagnostikeinrichtung und

3 eine Signaltaktfolge einer erfindungsgemäßen Diagnostikeinrichtung.

In der 1 ist eine Diagnostikeinrichtung gezeigt, die einen C-Bogen 1 aufweist, an dem ein Röntgenstrahler 2 und ein Flachbilddetektor 3 befestigt sind. Durch diese Röntgendiagnostikeinrichtung kann ein Patient 15, der auf einem Patientenlagerungstisch 4 zwischen Röntgenstrahler 2 und Flachbilddetektor 3 liegt, mit Röntgenstrahlen durchdrungen werden. Die durch den Patienten 15 abgeschwächten Röntgenstrahlen werden durch den Flachbilddetektor 3 detektiert.

Der Träger für den C-Bogen 1 der Röntgendiagnostikeinrichtung ist nicht dargestellt. Es kann jeder bekannte Träger verwendet werden, der entweder am Boden oder an der Decke montiert ist.

Dem Flachbilddetektor 3 ist eine an sich bekannte Ausleseelektronik 5 zugeordnet, die eine Auslesung der Bilddaten bewirkt. Diese Daten werden einem Röntgenbildsystem 6 zugeführt, das die Daten zu einem Bild umsetzt, das auf einem Monitor 7 wiedergegeben wird.

An dem Röntgenstrahler 2 ist ein Hochspannungsgenerator 8 angeschlossen, der von einer Steuervorrichtung 9 über eine Steuerleitung 10 betrieben wird. Die Steuervorrichtung 9 ist über eine Steuerleitung 11 mit der Ausleseelektronik 5 für den Flachbilddetektor 3 verbunden.

Weiterhin weist die Diagnostikeinrichtung ein magnetisches Ortungssystem 12 beispielsweise für einen Katheter 14 auf, das mittels Spulen 13 ein magnetisches Feld erzeugt. Durch das Objekt, den Katheter 14 oder einen Stent werden die Amplituden der unterschiedlichen Magnetfelder gemessen und daraus die Position des Katheters 14 bestimmt und/oder dessen Spur verfolgt. Das magnetische Ortungssystem 12 kann eine eigene getrennte Wiedergabevorrichtung aufweisen.

In der 2 sind nun die Taktsignale eines bekannten Röntgenbildsystems 6 wiedergegeben. Der Videotakt (Frame Request) 20 kann beispielsweise eine Frequenz von 25 Hz oder 30 Hz aufweisen. Dieser Videotakt 20 wird vom Röntgenbildsystem 6 an den Flachbilddetektor 3 geschickt. Dieser schickt anschließend ein Röntgen-Freigabesignal (X-Ray Enable) als Fenster 21 an das Röntgenbildsystem 6 zurück. Das Röntgenbildsystem 6 appliziert innerhalb dieses Fensters 21 die Röntgenstrahlung 22. Angesteuert durch die Ausleseelektronik 5 werden die durch die Röntgenstrahlung 22 bewirkten Röntgenbilder (X-Ray Image) 23 ausgelesen.

Derartige beispielsweise in der Kardiologie eingesetzte Röntgensysteme liefern Serien aufeinander folgender Röntgenbilder. Üblicherweise werden die Röntgenbilder mit 30 Hz aufgenommen und dargestellt. Ortungssysteme 12 für Katheter 14 können mit mehreren festen Frequenzen arbeiten.

Erfindungsgemäß sollen nun in einem ersten Schritt die Frequenzen der beiden Systeme derart aufeinander abgestimmt werden, dass die Störung von einem Röntgenbildzyklus zum nächsten praktisch statisch ist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Frequenzen des Ortungssystems 12 für Katheter 14, wobei es sich um mehrere Frequenzen handeln kann, ein Vielfaches der Grundfrequenz des Röntgensystems sind.

Das Röntgenbildsystem 6 kann beispielsweise mit einer Frequenz von 30 Hz arbeiten, während das Ortungssystem 12 für Katheter 14 mit Frequenzen von beispielsweise 2100 Hz, 2190 Hz oder 2280 Hz etc. betrieben werden kann.

Es müssen also die Frequenzen der beiden System möglichst genau aufeinander abgestimmt werden. Welches der beiden Systeme dabei angepasst wird, ist unerheblich.

Man erhält dadurch eine „stehende" Bildstörung oder eine, die sich nur sehr langsam von einem Bild zum nächsten bewegt. Wenn jetzt während der Röntgenbildserie gelegentlich Dunkelbilder genommen werden, welche auch diese Störungen enthalten, kann dieses Dunkelbild für die darauf folgenden belichteten Bilder zur Korrektur herangezogen werden.

Aus diesem Grunde weist erfindungsgemäß nun das Röntgenbildsystem 6 einen Bildspeicher 17 und eine Subtraktionsstufe 18 als Korrekturvorrichtung auf. Weiterhin ist die Steuervorrichtung 9 mit Einstellmitteln 19 zur Veränderung und Justage der Betriebsfrequenzen des Bildsystems 6 versehen. Dies können manuelle Einstellmittel 19 sein, mittels derer sich über Wahlschalter oder Drehknöpfe die Betriebsfrequenzen des Röntgensystems 1 bis 11 einstellen lassen. Dies kann aber auch beispielsweise über eine nicht dargestellte Tastatur erfolgen, mittels derer beispielsweise die Frequenzen sich direkt als Zahlenwert eingeben lassen.

Es werden also zunächst die Frequenzen der beiden Systeme 1 bis 13 so aufeinander abgestimmt, dass die Störung nicht mehr durch das Bild läuft. Dies tritt insbesondere dann ein, wenn die Betriebsfrequenz des magnetischen Ortungssystems 12 für Objekte 14 ein ganzzahliges Vielfaches der Betriebsfrequenz des Röntgenbildsystems 6 ist. Weist das magnetische Ortungssystem 12 mehrere Betriebsfrequenzen auf, ist es zweckmäßig, wenn die Differenzen der Betriebsfrequenzen ein ganzzahliges Vielfaches der Betriebsfrequenz des Röntgenbildsystems 6 betragen. Das kann beispielsweise dazu führen, dass die Betriebsfrequenz des Röntgensystems 1 bis 11 bei Betriebsfrequenzen des Ortungssystems in 200 Hz-Schritten auf 28,571 Hz reduziert oder auf 33,333 Hz erhöht werden kann.

Anhand der 3 wird nun die weitere Funktionsweise des erfindungsgemäßen Röntgenbildsystems 6 näher erläutert. Soll ein Dunkelbild erfasst werden, wird zwar trotzdem das Fenster 21 des Röntgen-Freigabesignals vom Flachbilddetektor 3 an das Röntgenbildsystem 6 zurückgegeben. Das Röntgenbildsystem 6 entscheidet jedoch, keine Röntgenstrahlung zu applizieren. Dafür wird aufgrund des Videotaktes 20 ein Dunkelbild als Korrekturbild 24 vom Flachbilddetektor 3 mittels der Ausleseelektronik 5 in dem Bildspeicher 17 abgespeichert. Anschließend erfolgt eine gepulste Durchleuchtung, aufgrund derer mehrere Röntgenbilder 23, im dargestellten Beispiel drei, erzeugt werden. Dann erfolgt wiederum eine Dunkelabtastung, die als nächstes Korrekturbild 24 in dem Bildspeicher 17 eingespeichert wird.

Aufgrund dieser Korrekturbilder 24, die aus dem Bildspeicher 17 ausgelesen werden, werden die Röntgenbilder 23 durch die Korrekturvorrichtung 18 beispielsweise mittels Subtraktion in der Korrekturvorrichtung 18 korrigiert, wie dies durch die Pfeile 25 angedeutet wird.

Anstelle der Veränderung und Justage der Betriebsfrequenzen des Bildsystems durch die Einstellmitteln 19 können diese auch dem Ortungssystem 12 zugeordnet sein.

Alternativ zur alternierenden Erfassung von Korrekturbildern 24 während einer Serie kann auch ein Abgleich bzw. ein Ermitteln des Korrekturbildes 24 bei dem so genannten "Offset Up-Date" durchgeführt werden, welcher im Regelfall in den Strahlungspausen oder beim Initialisieren des Detektors gemacht wird. Das ist dann möglich, wenn die Frequenzen der beiden Systeme perfekt aufeinander abgestimmt sind. Dazu ist die Steuervorrichtung 9 weiterhin über eine Steuerleitung 16 mit dem magnetischen Ortungssystem 12 zur Synchronisation verbunden.

Der Vorteil ist, dass das Röntgensystem 1 bis 11 und das Ortungssystem 12 für Katheter 14 gleichzeitig ohne gegenseitige Beeinflussung – eine unbedingte Forderung vom klinischen Ablauf – betrieben werden können.

Außerdem ist es möglich, moderne Flachbilddetektor-Technologie in Verbindung mit Ortungssystemen 12 für Katheter 14 zu betreiben, falls die Frequenzen der beiden Systeme ausreichend aufeinander abstimmbar sind. Ein Ausweichen auf bald nicht mehr lieferbare Bildverstärkersysteme ist somit nicht nötig.


Anspruch[de]
Diagnostikeinrichtung mit einem Röntgensystem (1 bis 11) zur Erzeugung von Röntgenbildern (23), das ein Röntgengerät (1 bis 3) und ein Bildsystem (6) für das Röntgengerät (1 bis 3) mit einer Betriebsfrequenz aufweist, und einem System (12) zur Ortung von Objekten (14) mit einer Betriebsfrequenz,

dadurch gekennzeichnet,

• dass Einstellmittel (19) für die Veränderung der Betriebsfrequenz des Bildsystems (6) und/oder der Betriebsfrequenz des Systems (12) zur Ortung von Objekten (14) vorgesehen sind, mittels derer die beiden letztgenannten Systeme (6, 12) derart aufeinander abstimmbar sind, dass Störungen innerhalb aufeinander folgender Röntgenbilder (23) nahezu statisch sind, und

• dass das Bildsystem (6) eine Korrekturvorrichtung (17, 18) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass die statischen Störungen eliminiert werden.
Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 mit einer Steuervorrichtung (9) für wenigstens eines der beiden letztgenannten Systeme (6, 12), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (9) die Einstellmittel (19) für die Veränderung der Betriebsfrequenz wenigstens eines der beiden letztgenannten Systeme (6, 12) aufweist. Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturvorrichtung (17, 18) einen Bildspeicher (17) für ein Korrekturbild (24) aufweist, das zusammen mit folgenden Röntgenbildern (23) einer Subtraktionsstufe (18) zugeführt wird. Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellmittel (19) zur Veränderung der Betriebsfrequenzen des Systems (12) zur Ortung von Objekten (14) ausgebildet sind. Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsfrequenz des Bildsystems (6) 30 Hz beträgt. Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsfrequenz des Systems (12) zur Ortung von Objekten (14) ein Vielfaches von 30 Hz beträgt. Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellmittel (19) die Betriebsfrequenz des Bildsystems (6) verändern. Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsfrequenz des Bildsystems (6) ein ganzzahliger Teiler der Betriebsfrequenz des Systems (12) zur Ortung von Objekten (14) ist. Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das System (12) zur Ortung von Objekten (14) mit mehreren Betriebsfrequenzen betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellmittel (19) derart ausgebildet sind, dass die Differenz der Betriebsfrequenzen des Systems (12) zur Ortung von Objekten (14) 200 Hz beträgt. Verfahren zum Betrieb einer Diagnostikeinrichtung mit einem Röntgensystem (1 bis 11), aufweisend ein Bildsystem (6) mit einer Betriebsfrequenz, und einem System (12) zur Ortung von Objekten (14) mit einer Betriebsfrequenz, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsfrequenzen des Bildsystems (6) und des Systems (12) zur Ortung von Objekten (14) derart aufeinander abgestimmt werden, dass Störungen des Ortungssystems (12) im Röntgenbild (23) innerhalb aufeinander folgender Röntgenbilder (23) nahezu statisch sind, und dass das Röntgenbild (23) im Sinne einer Minimierung von statischen Störungen korrigiert wird. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Korrekturbild (24) erstellt wird und damit die darauf folgenden, belichteten Röntgenbilder (23) korrigiert werden. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass von den dem Korrekturbild (24) folgenden Röntgenbildern (23) das Korrekturbild (24) subtrahiert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsfrequenz des Systems (12) zur Ortung von Objekten (14) ein ganzzahliges Vielfaches der Betriebsfrequenz des Bildsystems (6) wählbar ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem das System (12) zur Ortung von Objekten (14) mit mehreren Betriebsfrequenzen betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzen der Betriebsfrequenzen des Systems (12) zur Ortung von Objekten (14) ein ganzzahliges Vielfaches der Betriebsfrequenz des Bildsystems (6) sind. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturbild (24) zu Beginn einer Untersuchung erstellt und von allen Röntgenbildern (23) der Untersuchung subtrahiert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturbild (24) nach einer einstellbaren Anzahl von Röntgenbildern (23) wiederholt erstellt und das aktuelle Korrekturbild (24) von unmittelbar darauf folgenden Röntgenbildern (23) subtrahiert wird.






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