DE102008035657B4

DE102008035657B4 - Method for taking projection images and X-ray apparatus

Info

Publication number: DE102008035657B4
Application number: DE102008035657A
Authority: DE
Inventors: Dr. Endreß Andrea; Manfred Koch; Stefan Lautenschläger
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2012-04-12
Anticipated expiration: 2028-08-01
Also published as: DE102008035657A1

Abstract

Verfahren zur Aufnahme von Projektionsbildern während der Positionierung eines Aufnahmesystems in Form eines C-Bogens (30) mit einer Röntgenquelle (18) und einem Röntgendetektor (19) auf zwei vorgegebenen, sich unterscheidenden Rotationsumläufen um ein Untersuchungsobjekt, wobei das Aufnahmesystem bei einem ersten Rotationsumlauf eine erste innere Hüllkurve (10) und bei einem zweiten Rotationsumlauf eine zweite innere Hüllkurve (11) definiert, mit folgenden Schritten: – Bestimmen des Überschneidungsbereichs der ersten und der zweiten inneren Hüllkurve (10; 11) (Schritt 41), – Bestimmen einer Bewegungsbahn des Aufnahmesystems derart, dass die innere Hüllkurve des Aufnahmesystems auf der Bewegungsbahn auf dem Rand oder innerhalb des Überschneidungsbereichs liegt (Schritt 42), – Durchführung eines Testumlaufs des Aufnahmesystems ohne Applikation von Röntgenstrahlung entlang der Bewegungsbahn (Schritt 43), – Überprüfen des Testumlaufs darauf, ob eine Kollision des Aufnahmesystems mit einem externen Objekt vorhanden ist (Schritt 44), und – im Fall, dass keine Kollision vorhanden ist, Aufnahme einer Vielzahl von...Method for recording projection images during the positioning of a recording system in the form of a C-arm (30) with an X-ray source (18) and an X-ray detector (19) on two predefined, differing rotations around an object to be examined, the recording system having a first rotation cycle first inner envelope (10) and a second inner envelope (11) defined during a second rotation, with the following steps: - determining the overlap area of the first and the second inner envelope (10; 11) (step 41), - determining a trajectory of the Recording system in such a way that the inner envelope curve of the recording system lies on the movement path on the edge or within the overlap area (step 42), - Carrying out a test cycle of the recording system without application of X-rays along the movement path (step 43), - Checking the test cycle for whether a collision of the recording system with a external object is present (step 44), and - in the event that there is no collision, recording a large number of ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufnahme von Projektionsbildern während der Positionierung eines Aufnahmesystems gemäß dem Patentanspruch 1 sowie ein Röntgengerät gemäß dem Patentanspruch 10.The invention relates to a method for recording projection images during the positioning of a recording system according to claim 1 and an X-ray apparatus according to claim 10.

Um dreidimensionale Röntgenabbildungen von Körpervolumen zu erhalten, wird im Allgemeinen das Verfahren der Computertomographie verwendet. Hierbei werden mittels eines Computertomographen Projektionen eines Schnittes des Körpervolumens von mehreren Seiten aufgenommen und 3-dimensional rekonstruiert. Die Projektionen werden während einer Rotation eines in einer Gantry eines Computertomographen drehbar angeordneten Aufnahmesystems bestehend aus einer Röntgenquelle und einem Zeilendetektor um den Körper erhalten.To obtain three-dimensional x-ray images of body volume, the method of computed tomography is generally used. In this case, projections of a section of the body volume are taken from several sides and reconstructed 3-dimensionally by means of a computer tomograph. The projections are obtained during a rotation of a recording system rotatably arranged in a gantry of a computer tomograph, comprising an X-ray source and a line detector around the body.

Zusätzlich wurden C-Bogen-Röntgengeräte entwickelt, die bei Rotationen eines an einem C-Bogen angeordneten Aufnahmesystems bestehend aus Röntgenquelle und Flachbilddetektor Projektionen aufnehmen können, welche ebenfalls 3-dimensinal rekonstruiert werden. Die C-Bogen-Röntgengeräte bieten dabei im Vergleich zu einem Computertomographen den Vorteil, dass sie deutlich platzsparender sind und einen besseren Zugang zu einem Patienten während einer Untersuchung gewährleisten. Ganz besonders flexibel ist dabei ein C-Bogen, welcher an einem Knickarmroboter angeordnet ist und dadurch in allen Raumrichtungen frei positionierbar ist, zum Beispiel das System Axiom Artis Zeego der Firma Siemens AG.In addition, C-arm X-ray devices have been developed which can record projections during rotations of a recording system arranged on a C-arm consisting of X-ray source and flat-panel detector, which are also reconstructed 3-dimensinally. Compared to a computer tomograph, the C-arm X-ray devices have the advantage that they are significantly more space-saving and ensure better access to a patient during an examination. Especially flexible is a C-arm, which is arranged on a articulated robot and thus freely positionable in all spatial directions, for example, the system Axiom Artis Zeego Siemens AG.

Wird ein C-Bogen in eine Aufnahmeposition gebracht, muss sichergestellt sein, dass bei einem Umlauf des C-Bogens um sein Drehzentrum eine Kollision mit dem Patienten oder einem Gegenstand bzw. einer Person ausgeschlossen ist. Aus diesem Grund werden vor den eigentlichen Aufnahmen sogenannte Testläufe mit reduzierter Geschwindigkeit und ohne die Applikation von Röntgenstrahlung durchgeführt, wodurch überprüft wird, ob der abzufahrende Umlauf zu einer Kollision führt. Derartige Testläufe benötigen relativ viel Zeit, da sie sehr langsam und vorsichtig durchgeführt werden müssen.If a C-arm is brought into a pick-up position, it must be ensured that a collision with the patient or an object or a person is excluded when the C-arm revolves around its center of rotation. For this reason, before the actual recordings so-called test runs are carried out at reduced speed and without the application of X-ray radiation, whereby it is checked whether the circulation to be driven leads to a collision. Such test runs take a relatively long time, since they have to be carried out very slowly and carefully.

Für die Untersuchung gewisser Köperregionen (wie z. B. Abdomen oder Brust), welche eine durch die Aufnahmegeometrie (z. B. Detektorabmessung) festgelegte Maximalbreite überschreiten, ist ein Verfahren bekannt, welches zwei oder mehr jeweils zueinander seitlich versetzte Umläufe des C-Bogens vorsieht, so dass das Aufnahmefeld erweitert werden kann. Für die 3-dimensionale Darstellung werden anschließend die Aufnahmen beider Umläufe gemeinsam rekonstruiert. Ein derartiges Verfahren ist zum Beispiel aus der nicht vorveröffentlichten Anmeldeschrift DE 10 2007 026 115 A1 bekannt. Vor der Durchführung dieses Verfahrens muss jedoch jeder einzelne Umlauf als Testlauf abgefahren werden, um die Vermeidung von Kollisionen sicherzustellen. Weiterhin offenbart die DE 20 2005 021 106 U1 ein Röntgensystem mit einer elliptischen Bahnkurve.For the examination of certain body regions (such as the abdomen or the breast) which exceed a maximum width determined by the acquisition geometry (eg detector dimension), a method is known which comprises two or more revolutions of the C-arm offset laterally relative to one another provides so that the recording field can be extended. For the 3-dimensional representation, the images of both cycles are then reconstructed together. Such a method is for example from the non-prepublished application DE 10 2007 026 115 A1 known. However, prior to performing this procedure, each individual circuit must be run as a test run to ensure collision avoidance. Furthermore, the disclosure DE 20 2005 021 106 U1 an X-ray system with an elliptical trajectory.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches ohne Einbußen bei der Sicherheit die Dauer von Testläufen verringert. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein für die Durchführung des Verfahrens geeignetes Röntgengerät bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide a method which reduces the duration of test runs without sacrificing safety. Furthermore, it is an object of the invention to provide a suitable for carrying out the method X-ray machine.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Aufnahme von Projektionsbildern während der Positionierung eines Röntgen-C-Bogens gemäß dem Patentanspruch 1 und durch ein Röntgengerät gemäß dem Patentanspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.The object is achieved by a method for recording projection images during the positioning of an X-ray C-arm according to claim 1 and by an X-ray device according to claim 10. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Aufnahme von Projektionsbildern während der Positionierung eines Aufnahmesystems in Form eines C-Bogens mit einer Röntgenquelle und einem Röntgendetektor auf zwei vorgegebenen, sich unterscheidenden Rotationsumläufen um ein Untersuchungsobjekt, wobei das Aufnahmesystem bei einem ersten Rotationsumlauf eine erste innere Hüllkurve und bei einem zweiten Rotationsumlauf eine zweite innere Hüllkurve definiert, mit folgenden Schritten vorgesehen:

– Bestimmen des Überschneidungsbereichs der ersten und der zweiten inneren Hüllkurve,
– Bestimmen einer Bewegungsbahn des Aufnahmesystems derart, dass die innere Hüllkurve des Aufnahmesystems auf der Bewegungsbahn auf dem Rand oder innerhalb des Überschneidungsbereichs liegt,
– Durchführung eines Testumlaufs des Aufnahmesystems ohne Applikation von Röntgenstrahlung entlang der Bewegungsbahn,
– Überprüfen des Testumlaufs darauf, ob eine Kollision des Aufnahmesystems mit einem externen Objekt, insbesondere dem Untersuchungsobjekt, vorhanden ist, und
– im Fall, dass keine Kollision vorhanden ist, Aufnahme einer Vielzahl von Projektionsbildern des Untersuchungsobjekts auf jedem der zumindest zwei Rotationsumläufe nachfolgend auch Rotationsbahnen genannt.

According to the invention, a method for recording projection images during the positioning of a recording system in the form of a C-arm with an X-ray source and an X-ray detector on two predetermined, differing Rotationsumläufen to an examination subject, wherein the recording system in a first rotational circulation, a first inner envelope and a second rotation round defines a second inner envelope, provided with the following steps:

Determining the overlapping area of the first and second inner envelopes,
Determining a movement path of the pickup system such that the inner envelope of the pickup system lies on the path of movement on the edge or within the overlap area,
Carrying out a test circulation of the recording system without application of X-ray radiation along the path of movement,
Checking the test circulation for whether there is a collision of the recording system with an external object, in particular the examination subject, and
In the event that there is no collision, recording of a multiplicity of projection images of the examination subject on each of the at least two rotation revolutions, also referred to below as rotation paths.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dadurch, dass für den Kollisionstest nicht alle zwei Rotationsumläufe, sondern durch die Bewegungsbahn maximal ein Umlauf abgefahren wird, die gesamte Aufnahme der Projektionsbilder deutlich beschleunigt. Es wird dabei jedoch nicht auf Sicherheit verzichtet, da bei dem Testumlauf ohne Röntgenstrahlung die Kollisionsgefahr insbesondere hinsichtlich des Untersuchungsobjekts untersucht und somit die Gefahr von Beschädigungen oder Verletzungen ausgeschlossen wird. Die Zeiteinsparung von etwa 50% gegenüber Untersuchungen nach dem Stand der Technik kommt einerseits den Patienten zugute, da schneller eine Diagnose vorgelegt werden kann, und andererseits dem Krankenhaus, da durch die Zeit auch Geld gespart werden kann.In the method according to the invention, as a result of the fact that for the collision test not all two rotational revolutions, but rather a maximum of one revolution is traversed by the movement path, the entire exposure of the projection images is markedly accelerated. However, it is not sacrificed safety, since in the test circulation without X-rays, the risk of collision in particular examined with regard to the examination subject and thus the risk of damage or injury is excluded. The time saving of about 50% compared to prior art examinations benefits the patient on the one hand, since a diagnosis can be presented more quickly, and on the other hand the hospital, since money can also be saved over time.

Unter einer inneren Hüllkurve des Aufnahmesystems ist dabei die Bewegungsbahn des Punktes des Aufnahmesystems (C-Bogen einschließlich Röntgenquelle und Röntgendetektor) zu verstehen, der die engste Bahn beschreibt, entsprechend ist unter einer äußeren Hüllkurve die Bewegungsbahn des Punktes des Aufnahmesystems zu verstehen, der die weiteste Bahn beschreibt. Die geschlossene Bewegungsbahn des Aufnahmesystems, die mittels des Überschneidungsbereichs bestimmt wird, muss dabei keine Kreisbahn sein sondern kann auch zum Beispiel aus zwei Kreissegmenten zusammengesetzt sein.Under an internal envelope of the recording system is to understand the trajectory of the point of the recording system (C-arm including X-ray source and X-ray detector), which describes the narrowest path, according to an outer envelope to understand the trajectory of the point of the recording system, the furthest Track describes. The closed path of movement of the recording system, which is determined by means of the overlap region, does not have to be a circular path, but may also be composed, for example, of two circular segments.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird die innere Hüllkurve des Testlaufs im Wesentlichen von dem Rand des Überschneidungsbereichs gebildet. Die zugehörige Bewegungsbahn entspricht hierfür zum Beispiel einem Teilstück des ersten Rotationsumlaufs zusammengesetzt mit einem Teilstück des zweiten Rotationsumlaufs, wobei jeder Teil einen halben Umlauf oder weniger umfasst. Die Zeitersparnis hierbei ist besonders groß, da die gesamte Bewegungsbahn maximal einem ganzen Rotationsumlauf des Aufnahmesystems entspricht und da der erste und der zweite Rotationsumlauf schon bekannt sind.According to one embodiment of the invention, the inner envelope of the test run is essentially formed by the edge of the overlap region. The associated trajectory for this purpose corresponds, for example, a portion of the first rotational circulation composed of a portion of the second rotational circulation, wherein each part comprises a half-round or less. The time saving here is particularly large, since the entire movement path corresponds to a maximum of a whole rotational circulation of the recording system and since the first and the second rotary circulation are already known.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die innere Hüllkurve des Testlaufs im Wesentlichen von dem größten in dem Überschneidungsbereich enthaltenen Kreis gebildet. Die zugehörige Bewegungsbahn kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass eine Kreisbahn um den Mittelpunkt des Überschneidungsbereichs als Drehzentrum beschrieben wird, wobei der Abstand zwischen der Röntgenquelle und dem Röntgendetektor verringert wird.According to a further embodiment of the invention, the inner envelope of the test run is essentially formed by the largest circle contained in the overlap region. The associated trajectory can be achieved, for example, by describing a circular path around the center of the intersection area as a center of rotation, whereby the distance between the X-ray source and the X-ray detector is reduced.

Zur weiteren Verbesserung des Kollisionsschutzes in Bezug auf Personen oder Gegenstände außerhalb der inneren Hüllkurve ist vorgesehen, dass während des Testlaufs zumindest eine längenverstellbare Vorrichtung, welche an dem Aufnahmesystem angeordnet ist, kontinuierlich in ihrer Länge angepasst wird, so dass sich zumindest ein Ende der Vorrichtung bis zur äußeren Hüllkurve des ersten oder des zweiten Rotationsumlaufs erstreckt. Auf diese Weise kann so durch einen Benutzer überprüft werden, ob Kollisionen des Aufnahmesystems mit externen Objekten oder Personen zu befürchten sind.To further improve the collision protection with respect to persons or objects outside the inner envelope, it is provided that during the test run at least one length-adjustable device which is arranged on the receiving system, is continuously adjusted in length, so that at least one end of the device until extends to the outer envelope of the first or second rotary circulation. In this way, it can be checked by a user as to whether collisions of the recording system with external objects or persons are to be feared.

In vorteilhafter Weise werden Kollisionen der längenverstellbaren Vorrichtung mit externen Objekten registriert und für die Aufnahme berücksichtigt. Hierzu kann zum Beispiel die längenverstellbare Vorrichtung mit Sensoren versehen sein, wobei die Sensoren Berührungen detektieren und weitergeben können. Werden Berührungen detektiert, kann zum Beispiel der Testumlauf abgebrochen und/oder eine Warnung ausgegeben werden.In an advantageous manner, collisions of the length-adjustable device with external objects are registered and taken into account for the recording. For this purpose, for example, the length-adjustable device may be provided with sensors, wherein the sensors can detect and pass on touches. If touches are detected, for example, the test circulation can be aborted and / or a warning can be issued.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die längenverstellbare Vorrichtung von einer ausfahrbaren Antenne gebildet.According to a further embodiment of the invention, the length-adjustable device is formed by an extendable antenna.

Als eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Röntgengerät mit einem C-Bogen aufweisend eine Röntgenquelle und einen Röntgendetektor, wobei der C-Bogen an einem dreidimensional verstellbaren Roboterarm angeordnet ist, und mit einer Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung der Positionierung des C-Bogens auf mindestens zwei sich in ihren Isozentren unterscheidenden Rotationsumläufen vorgesehen. Ein derartiges Röntgengerät ist schnell und flexibel bewegbar. Der C-Bogen kann vorteilhafterweise derart ausgebildet sein, dass der Abstand zwischen der Röntgenquelle und dem Röntgendetektor verringert werden kann.As an apparatus for carrying out the method according to the invention is an X-ray machine with a C-arm having an X-ray source and an X-ray detector, wherein the C-arm is disposed on a three-dimensionally adjustable robot arm, and with a control device for controlling the positioning of the C-arm on at least two are provided in their isocenters differing Rotationsumläufen. Such an X-ray machine can be moved quickly and flexibly. The C-arm can advantageously be designed such that the distance between the X-ray source and the X-ray detector can be reduced.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Röntgengerät eine an dem C-Bogen angeordnete längenverstellbare Vorrichtung, insbesondere eine ausfahrbare Antenne, auf.According to a further embodiment of the invention, the X-ray device has a length-adjustable device arranged on the C-arm, in particular an extendable antenna.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt; es zeigen:The invention and further advantageous embodiments according to features of the subclaims are explained in more detail below with reference to schematically illustrated embodiments in the drawing, without thereby limiting the invention to these embodiments; show it:

1 eine Ansicht der inneren Hüllkurven von zwei nebeneinander angeordneten Rotationsbahnen mit versetzten Projektionsbildern; 1 a view of the inner envelopes of two juxtaposed rotational paths with offset projection images;

2 eine Ansicht von zwei einzelnen Projektionsbildern und daraus resultierendem Gesamtprojektionsbild; 2 a view of two individual projection images and the resulting overall projection image;

3 eine Ansicht eines C-Bogen-Röntgengeräts zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 3 a view of a C-arm X-ray device for carrying out the method according to the invention;

4 eine Schrittabfolge eines erfindungsgemäßen Verfahrens; 4 a sequence of steps of a method according to the invention;

5 eine Ansicht des Randes eines Überscheidungsbereiches; 5 a view of the edge of a Überscheidungsbereiches;

6 eine Ansicht einer aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens verkürzten Bewegungsbahn des Testumlaufs; 6 a view of a shortened due to the inventive method trajectory of the test circulation;

7 eine Ansicht des Röntgengeräts gemäß 3 mit variablem Abstand zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor; 7 a view of the x-ray device according to 3 with variable distance between X-ray source and X-ray detector;

8 eine Ansicht der schrittweisen Abfolge der Bewegung des Aufnahmesystems während eines Testlaufs; 8th a view of the stepwise sequence of the movement of the recording system during a test run;

9 eine Gesamtansicht aller Schritte gemäß 8; 9 an overall view of all steps according to 8th ;

10 eine Ansicht gemäß 6 mit einer der Position des Aufnahmesystems entsprechend längenverstellten Antenne. 10 a view according to 6 with a position of the recording system according to length-lengthened antenna.

In der 1 ist eine Ansicht der inneren Hüllkurven von zwei nebeneinander angeordneten Rotationsbahnen gezeigt. Die erste innere Hüllkurve 10 der ersten Rotationsbahn entsteht bei einer Drehung eines Aufnahmesystems um ein erstes Drehzentrum 16. Dabei werden zum Beispiel Projektionsbilder eines ersten Bereichs 12 aufgenommen. Die zweite innere Hüllkurven 11 der zweiten Rotationsbahn entsteht durch eine Drehung desselben Aufnahmesystems um ein zweites Drehzentrum 17, wobei dazu das Aufnahmesystem zusammen mit seinem Drehzentrum verschoben wird. Dabei werden zum Beispiel Projektionsbilder eines zweiten Bereichs 13 aufgenommen. Durch Zusammensetzen des ersten Bereiches 12 und des zweiten Bereiches 13 kann ein erweiterter Bereich 29 aufgenommen werden (2).In the 1 is a view of the inner envelopes of two juxtaposed rotational paths shown. The first inner envelope 10 The first rotational path is formed when a recording system rotates about a first center of rotation 16 , In this case, for example, projection images of a first area 12 added. The second inner envelopes 11 the second rotation path is created by a rotation of the same recording system about a second center of rotation 17 , in which case the recording system is moved together with its center of rotation. In this case, for example, projection images of a second area 13 added. By assembling the first area 12 and the second area 13 can be an extended area 29 be recorded ( 2 ).

Unter einer inneren Hüllkurve ist dabei die Bewegungsbahn des Punktes des Aufnahmesystems (C-Bogen einschließlich Röntgenquelle und Röntgendetektor) zu verstehen, der den kleinsten Kreis beschreibt, entsprechend ist unter einer äußeren Hüllkurve die Bewegungsbahn des Punktes des Aufnahmesystems zu verstehen, der den größten Kreis beschreibt. Wird also das Aufnahmesystem auf seiner inneren Hüllkurve bewegt, so wird hierfür vom innersten Punkt des Aufnahmesystems ausgegangen. Die innere Hüllkurve kann für dasselbe Aufnahmesystem unterschiedlich ausfallen, wenn zum Beispiel das Drehzentrum bei gleicher Ausgangsposition des Aufnahmesystems variiert wird, das gleiche gilt für die äußere Hüllkurve.Under an inner envelope is the trajectory of the point of the recording system (C-arm including X-ray source and X-ray detector) to describe, which describes the smallest circle, according to an outer envelope to understand the trajectory of the point of the recording system, which describes the largest circle , So if the recording system moves on its inner envelope, it is assumed that from the innermost point of the recording system. The inner envelope may be different for the same recording system, if, for example, the center of rotation is varied at the same initial position of the recording system, the same applies to the outer envelope.

3 zeigt ein Röntgensystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem C-Bogen 20, an welchem an einem Ende eine Röntgenquelle 18 und an dem anderen Ende ein Röntgendetektor 19 angeordnet sind. Der C-Bogen 20 wird von einem Roboterarm 31 getragen, wodurch eine dreidimensionale Bewegung des gesamten Aufnahmesystems bestehend aus C-Bogen 20, Röntgenquelle 18 und Röntgendetektor 19 möglich ist. Zwischen der Röntgenquelle 18 und dem Röntgendetektor 19 ist ein Untersuchungsobjekt 14 angeordnet. Der C-Bogen 20 kann zum Beispiel in Pfeilrichtung um das Untersuchungsobjekt 14 rotiert werden. Das Röntgensystem wird von einer nicht gezeigten Systemsteuerung angesteuert. Diese Systemsteuerung koordiniert und überwacht alle Bewegungen des Röntgensystems. 3 shows an X-ray system for carrying out the method according to the invention with a C-arm 20 at which at one end an X-ray source 18 and at the other end, an X-ray detector 19 are arranged. The C-arm 20 is from a robotic arm 31 carried, creating a three-dimensional movement of the entire recording system consisting of C-arm 20 , X-ray source 18 and x-ray detector 19 is possible. Between the X-ray source 18 and the X-ray detector 19 is a research object 14 arranged. The C-arm 20 can, for example, in the direction of the arrow around the examination object 14 be rotated. The X-ray system is controlled by a system control, not shown. This system control coordinates and monitors all movements of the X-ray system.

4 zeigt schematisch die Schrittfolge des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufnahme von Projektionsbildern während der Positionierung des Aufnahmesystems. Zuerst werden ein erster und ein zweiter Rotationsumlauf mit ihren jeweiligen Drehzentren vorgegeben (Schritt 40). Diese Vorgabe kann z. B. bereits in einem Programm gespeichert sein oder von einem Nutzer des Röntgensystems manuell mittels einer Eingabeeinheit vorgegeben werden. Jeder der Rotationsumläufe besitzt im Bezug auf das Aufnahmesystem eine innere Hüllkurve sowie eine äußere Hüllkurve. In einem weiteren Schritt (Schritt 41) wird der Überschneidungsbereich der beiden inneren Hüllkurven der beiden Rotationsumläufe bestimmt. Diese Bestimmung kann zum Beispiel durch eine Berechungseinheit der Systemsteuerung durchgeführt werden. Mittels dieses Überschneidungsbereichs wird anschließend eine Bewegungsbahn des Aufnahmesystems bestimmt (Schritt 42) und zwar derart, dass der Überschneidungsbereich die äußere Grenze für die innere Hüllkurve der Bewegungsbahn des Aufnahmesystems bildet. Die Bewegungsbahn weist maximal einen Umlaut um das Untersuchungsobjekt auf. Die Bestimmung der Bewegungsbahn kann ebenfalls mittels einer Berechnungseinheit oder der Systemsteuerung erfolgen. 4 schematically shows the sequence of steps of the inventive method for recording projection images during the positioning of the recording system. First, a first and a second rotational circulation are specified with their respective centers of rotation (step 40 ). This default can z. B. already be stored in a program or be manually specified by a user of the X-ray system by means of an input unit. Each of the rotary circuits has an inner envelope and an outer envelope with respect to the recording system. In a further step (step 41 ) determines the overlap area of the two inner envelopes of the two rotational revolutions. This determination may be performed, for example, by a calculation unit of the system controller. By means of this overlapping area, a movement path of the recording system is then determined (step 42 ) in such a way that the overlapping area forms the outer boundary for the inner envelope of the movement path of the pickup system. The trajectory has at most one umlaut around the examination subject. The determination of the movement path can likewise be effected by means of a calculation unit or the system control.

Anschließend wird auf der so bestimmten Bewegungsbahn ein Testumlauf durchgeführt (Schritt 43), bei dem keine Röntgenstrahlung appliziert wird. Ein solcher Testumlauf wird im Allgemeinen deutlich langsamer als ein Umlaut zur Aufnahme von Röntgenbildern durchgeführt. Der Testumlauf wird zum Beispiel von der Systemsteuerung angesteuert. Während der Durchführung des Testumlaufs wird überprüft (Schritt 44), ob das Aufnahmesystem eine Kollision mit einem externen Objekt und insbesondere mit dem Untersuchungsobjekt erleidet. Dies wird auf eine bekannte Art und Weise durchgeführt, zum Beispiel mittels einer Kollisionssensorik, die ihre Messergebnisse an die Systemsteuerung weiterleitet.Subsequently, a test circulation is performed on the thus determined trajectory (step 43 ), in which no X-ray radiation is applied. Such a test circulation is generally performed much slower than an umlaut for taking X-ray images. The test circulation is controlled by the system control, for example. During the execution of the test circulation is checked (step 44 ), whether the recording system suffers a collision with an external object and in particular with the examination subject. This is done in a known manner, for example by means of a collision sensor, which forwards its measurement results to the system controller.

Im dem Fall dass keine Kollision vorhanden ist bzw. dass die Kollisionssensorik keine Kollision registriert, wird im Anschluss an den Testumlauf eine Vielzahl von Projektionsbildern des Untersuchungsobjekts während der Bewegung des Aufnahmesystems auf der bestimmten Bewegungsbahn aufgenommen (Schritt 45). Kommt es während des Testumlaufs zu einer Kollision, wird der Testumlauf sofort abgebrochen. In einem solchen Fall kann eine Aufnahme nicht durchgeführt werden, da eine Beschädigung des Röntgensystems oder eine Verletzung eines Patienten droht. Es kann in einem solchen Fall entweder eine Warnung an den Benutzer ausgegeben werden oder ein neuer Bewegungsumlauf bestimmt werden oder eine andere Auswertung der Kollision stattfinden. Deshalb muss entweder der Rotationsumlauf geändert werden oder das Hindernis, welches die Kollision verursacht hat, entfernt werden.In the event that there is no collision or that the collision sensor does not register a collision, a plurality of projection images of the examination object are recorded during the movement of the recording system on the determined trajectory following the test circulation (step 45 ). Does it come during the Test circulation to a collision, the test circulation is stopped immediately. In such a case, a recording can not be carried out, since damage to the X-ray system or injury to a patient threatens. In such a case, either a warning to the user can be output or a new motion circulation can be determined or another evaluation of the collision can take place. Therefore, either the rotational circulation must be changed or the obstacle that caused the collision must be removed.

5 und 6 zeigen den Überschneidungsbereich 22 der ersten inneren Hüllkurve 10 mit der zweiten inneren Hüllkurve 11 gemäß der 1. 6 zeigt die innere Hüllkurve 10 und die äußere Hüllkurve 20 des ersten Rotationsumlaufs sowie die innere Hüllkurve 11 und die äußere Hüllkurve 21 des zweiten Rotationsumlaufs. Der Rand des Überschneidungsbereichs 22 der inneren Hüllkurven ist zur Verdeutlichung hervorgehoben. 5 and 6 show the overlap area 22 the first inner envelope 10 with the second inner envelope 11 according to the 1 , 6 shows the inner envelope 10 and the outer envelope 20 of the first rotation round as well as the inner envelope 11 and the outer envelope 21 of the second rotary circulation. The edge of the overlap area 22 the inner envelope is highlighted for clarity.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird die innere Hüllkurve des Testumlaufs im Wesentlichen von dem größten in den Überschneidungsbereich 22 einbeschriebenen Kreis 23 gebildet. Diese innere Hüllkurve des Testumlaufs ist in 6 gezeigt. Als Drehzentrum des Testumlaufs wurde entsprechend der Mittelpunkt 27 des Überschneidungsbereichs 22 gewählt. Zusätzlich ist auch die zugehörige äußere Hüllkurve 24 des Testumlaufs gezeigt. Ein derartiger Testumlauf stellt sicher, dass keine Kollisionen mit innerhalb des Aufnahmesystems angeordneten externen Objekten und insbesondere dem Untersuchungsobjekt 14 drohen.According to one embodiment of the invention, the inner envelope of the test circulation essentially changes from the largest into the overlap region 22 inscribed circle 23 educated. This inner envelope of the test circulation is in 6 shown. As a center of rotation of the test circulation was accordingly the center 27 of the overlap area 22 selected. In addition, the associated outer envelope is also included 24 of the test round. Such a test circulation ensures that no collisions with external objects arranged within the recording system and, in particular, the examination subject 14 threatening.

7 zeigt eine praktische Umsetzung um bei einem Aufnahmesystem gemäß der 3 je eine innere und äußere Hüllkurve des Testumlaufs wie in der 6 gezeigt zu erhalten: ein Röntgensystem, bei dem der Abstand zwischen der Röntgenquelle 18 und dem Röntgendetektor 19 verringerbar ist. Dies kann z. B. bei einem modernen C-Bogen Röntgengerät erreicht werden, indem die beiden Teilarme des C-Bogens 30 an einer Nahtstelle zusammenschiebbar sind, so dass die C-Form bei Bedarf gestaucht werden kann. 7 shows a practical implementation to a recording system according to the 3 each an inner and outer envelope of the test circulation as in the 6 to get shown: an x-ray system in which the distance between the x-ray source 18 and the X-ray detector 19 is reducible. This can be z. B. in a modern C-arm X-ray machine can be achieved by the two arms of the C-arm 30 be pushed together at an interface, so that the C-shape can be compressed if necessary.

Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird der Testumlauf durchgeführt, indem das Aufnahmesystem auf einem Teilstück des ersten Rotationsumlaufs bewegt wird und anschließend auf einem Teilstück des zweiten Rotationsumlaufs bewegt wird. 8 zeigt eine Abfolge eines derartigen Testlaufs in 12 Schritten. Zur Darstellung der Bewegung ist dabei nur ein Teil des Aufnahmesystems, die Röntgenquelle 18, dargestellt, wobei zur Vereinfachung angenommen wird, dass die Röntgenquelle in ihrer Ausdehnung sowohl die innere Hüllkurve als auch die äußere Hüllkurve bestimmt. In den bis bewegt sich die Röntgenquelle auf einem Teilstück des ersten Rotationsumlaufs um das erste Drehzentrum 16. Anschließend wird das Aufnahmesystem derart in Pfeilrichtung verschoben, dass sich die Röntgenquelle bei fortschreitender Rotation auf einem Teilstück des zweiten Rotationsumlaufs um das zweite Drehzentrum 17 bewegt, wie in Abbildungen VIII bis XII dargestellt. Betrachtet man alle in 8 abgebildeten Bewegungen gleichzeitig, ergibt sich 9.According to a further alternative embodiment of the invention, the test circulation is carried out by the receiving system is moved on a portion of the first rotary circulation and then moved on a portion of the second rotary circulation. 8th shows a sequence of such a test run in 12 Steps. To represent the movement is only a part of the recording system, the X-ray source 18 , wherein it is assumed for simplicity that the x-ray source determines in its extent both the inner envelope and the outer envelope. In the to The X-ray source moves on a portion of the first rotation circulation around the first rotation center 16 , Subsequently, the recording system is displaced in the direction of the arrow in such a way that, as the rotation progresses, the x-ray source moves on a section of the second rotational circulation about the second center of rotation 17 moved as shown in Figures VIII to XII. Looking at all in 8th pictured movements at the same time, results 9 ,

Neben den beiden genannten Ausgestaltungen gibt es noch viele weitere Bewegungsbahnen des Aufnahmesystems derart, dass die innere Hüllkurve des Aufnahmesystems auf der Bewegungsbahn auf dem Rand oder innerhalb des Überschneidungsbereichs liegt, zum Beispiel indem die innere Hüllkurve des Testumlaufs von einem kleineren als dem größten in den Überschneidungsbereich 22 einbeschriebenen Kreis gebildet wird.In addition to the two embodiments mentioned above, there are many other trajectories of the recording system such that the inner envelope of the recording system lies on the trajectory on the edge or within the overlap region, for example by the inner envelope of the test circulation from a smaller than the largest in the overlap region 22 inscribed circle is formed.

10 zeigt gestrichelt die äußere Hüllkurve 24 und die innere Hüllkurve 23 des Testumlaufs wie auch in 6 gezeigt, wobei zusätzlich eine längenverstellbare Vorrichtung in Form einer Antenne 26 derart vorgesehen ist, dass sie sich in jedem Punkt des Testlaufs bis zu den umhüllenden Konturen der ersten äußeren Hüllkurve 20 oder der zweiten äußeren Hüllkurve 21 erstreckt. Zur Vereinfachung ist das Aufnahmesystem bestehend aus Röntgenquelle 18 und Röntgendetektor 19 nur in einer Position gezeigt, wohingegen die Antenne 26, die zum Beispiel an der Röntgenquelle 18 angeordnet sein kann, in mehreren Positionen gezeigt ist. Es können auch mehrere Antennen sowohl an der Röntgenquelle 18 als auch am Röntgendetektor 19 angeordnet sein. Die Längenverstellbarkeit der Antenne 26 wird dabei zum Beispiel von der Systemsteuerung angesteuert. An der Spitze der Antenne 26 sind zum Beispiel ein oder mehrere berührungssensitive Sensoren angeordnet, welche eine Berührung oder Kollision mit einem Gegenstand oder einer Person registrieren und an die Systemsteuerung melden. Dadurch können dann Maßnahmen ergriffen werden, zum Beispiel eine Änderung der Bewegungsbahn oder eine Entfernung des Hindernisses. 10 dashed line shows the outer envelope 24 and the inner envelope 23 of the test circulation as well as in 6 shown, wherein additionally a length-adjustable device in the form of an antenna 26 is provided so that they at each point of the test run up to the enveloping contours of the first outer envelope 20 or the second outer envelope 21 extends. For simplicity, the recording system consists of X-ray source 18 and x-ray detector 19 shown only in one position, whereas the antenna 26 that, for example, at the x-ray source 18 can be arranged, shown in several positions. There may also be multiple antennas both at the x-ray source 18 as well as the X-ray detector 19 be arranged. The length adjustability of the antenna 26 is controlled by the system control, for example. At the top of the antenna 26 For example, one or more touch-sensitive sensors are arranged to register and report a touch or collision with an object or person to the system controller. As a result, measures can then be taken, for example a change in the path of movement or a removal of the obstacle.

Ist sichergestellt, dass keine Kollision stattfindet, werden anschließend zur Erstellung eines 3D-Volumenbildes eine Vielzahl von Projektionsbildern des Untersuchungsobjekts auf der ersten und der zweiten Rotationsbahn aufgenommen.If it is ensured that no collision takes place, a multiplicity of projection images of the examination subject are then recorded on the first and the second rotational path in order to produce a 3D volumetric image.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde zur Vereinfachung angenommen, dass die Röntgenquelle in ihrer Ausdehnung sowohl die innere Hüllkurve als auch die äußere Hüllkurve bestimmt oder Röntgenquelle und Röntgendetektor symmetrisch zum Isozentrum angeordnet sind. Ist dies nicht der Fall, muss dies bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend beachtet werden.In the described embodiment, it has been assumed for simplicity that the X-ray source determines both the inner envelope and the outer envelope in terms of its extent, or that the X-ray source and the X-ray detector are arranged symmetrically with respect to the isocenter. If this is not the case, this must be observed in the method according to the invention accordingly.

Die Erfindung lässt sich in folgender Weise kurz zusammenfassen: Zur Zeitoptimierung ist ein Verfahren zur Aufnahme von Projektionsbildern während der Positionierung eines Aufnahmesystems in Form einer Halterung, insbesondere eines C-Bogens, mit einer Röntgenquelle und einem Röntgendetektor auf zwei vorgegebenen, sich unterscheidenden Rotationsumläufen um ein Untersuchungsobjekt, wobei das Aufnahmesystem bei einem ersten Rotationsumlauf eine erste innere Hüllkurve und bei einem zweiten Rotationsumlauf eine zweite innere Hüllkurve definiert, mit folgenden Schritten vorgesehen:

– Bestimmen des Überschneidungsbereichs der ersten und der zweiten inneren Hüllkurve (Schritt 41),
– Bestimmen einer Bewegungsbahn des Aufnahmesystems derart, dass die innere Hüllkurve des Aufnahmesystems auf der Bewegungsbahn auf dem Rand oder innerhalb des Überschneidungsbereichs liegt (Schritt 42),
– Durchführung eines Testumlaufs des Aufnahmesystems ohne Applikation von Röntgenstrahlung entlang der Bewegungsbahn (Schritt 43),
– Überprüfen des Testumlaufs darauf, ob eine Kollision des Aufnahmesystems mit einem externen Objekt, insbesondere dem Untersuchungsobjekt, vorhanden ist (Schritt 44),
– Im Fall dass keine Kollision vorhanden ist, Aufnahme einer Vielzahl von Projektionsbildern des Untersuchungsobjekts auf jeder der zumindest zwei Rotationsbahnen (Schritt 45).

The invention can be briefly summarized in the following way: For time optimization, a method for recording projection images during the positioning of a recording system in the form of a holder, in particular a C-arm, with an X-ray source and an X-ray detector on two predetermined, differing Rotationsumläufen to a Object to be examined, whereby the recording system defines a first inner envelope for a first rotational circulation and a second inner envelope for a second rotary circulation, with the following steps:

Determining the overlapping area of the first and second inner envelopes (step 41 )
Determining a movement path of the pickup system such that the inner envelope of the pickup system lies on the path of movement on the edge or within the overlap area (step 42 )
- Carrying out a test circulation of the recording system without the application of X-radiation along the path of movement (step 43 )
Checking the test circulation for whether there is a collision of the recording system with an external object, in particular the examination subject (step 44 )
In the event that there is no collision, take a plurality of projection images of the examination object on each of the at least two rotation paths (step 45 ).

Claims

Method for recording projection images during the positioning of a recording system in the form of a C-arm ( 30 ) with an X-ray source ( 18 ) and an X-ray detector ( 19 ) on two predefined, differing rotational revolutions around an examination object, wherein the imaging system, in the case of a first rotational circulation, has a first inner envelope ( 10 ) and a second inner envelope (second rotation envelope) ( 11 ), comprising the following steps: determining the overlapping area of the first and second inner envelopes ( 10 ; 11 ) (Step 41 ), - determining a movement path of the recording system such that the inner envelope of the recording system lies on the movement path on the edge or within the overlap region (step 42 ), - carrying out a test circulation of the recording system without application of X-radiation along the path of movement (step 43 ), - checking the test circulation for a collision of the recording system with an external object (step 44 ), and, in the event that there is no collision, taking a plurality of projection images of the examination subject on each of the at least two rotational revolutions (step 45 ).

The method of claim 1, wherein the inner envelope of the test round substantially from the edge of the overlap area ( 22 ) is formed.

The method of claim 1, wherein the inner envelope of the test round substantially from the largest inscribed into the overlap region circle ( 23 ) is formed.

Method according to claim 3, wherein for the execution of the test circulation the distance between the X-ray source ( 18 ) and the X-ray detector ( 19 ) is reduced.

Method according to claim 4, wherein as the center of rotation of the test circulation the center ( 27 ) of the overlap area ( 22 ) is selected.

The method of claim 2, wherein the test circulation is performed by moving the pickup system on a portion of the first rotational circuit and subsequently moving it on a portion of the second rotational circuit.

Method according to claim 1, wherein during the test circulation at least one length-adjustable device which is arranged on the receiving system is continuously adjusted in its length so that at least one end of the device reaches an outer envelope ( 20 ; 21 ) of the first or second rotational circulation.

The method of claim 7, wherein collisions of the length-adjustable device are registered with external objects and taken into account for the recording.

Method according to claim 7, wherein the length-adjustable device is provided by an extendable antenna (10). 26 ) is formed.

X-ray apparatus for carrying out a method according to one of Claims 1 to 9 with a C-arm ( 30 ) comprising an X-ray source ( 18 ) and an x-ray detector ( 19 ), which C-arm on a three-dimensionally adjustable robot arm ( 31 ), and with a control device for controlling the positioning of the C-arm on at least two rotational revolutions different in their centers of rotation.

X-ray apparatus according to claim 10, wherein the C-arm ( 30 ) is formed such that the distance between the X-ray source ( 18 ) and the X-ray detector ( 19 ) can be reduced.