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3D-Bildgebung mit einem C-Bogen-Röntgensystem

IP.com Disclosure Number: IPCOM000016977D
Original Publication Date: 1999-Apr-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-21
Document File: 3 page(s) / 25K

Publishing Venue

Siemens

Related People

Roland Betz: AUTHOR

Abstract

Mit einem vorzugsweise mobil ausgeführten C-Bogen-Röntgensystem soll eine 3D-Bildge- bung, beispielsweise von einem Körperbereich eines Patienten, realisiert werden. Dazu wird der C-Bogen z.B. in der Orbitalebene um ca. 190° um den Körperbereich gedreht, wobei ca. 50-100 Röntgenaufnahmen (2D-Projektionen) von dem Körperbereich angefertigt werden. Die Rekonstruktion von 3D-Bildern des Körperbereichs anhand der Röntgenaufnahmen setzt allerdings die Kenntnis der exakten Projektionsgeometrien zu jeder Röntgenaufnahme voraus. Mechanische Instabilitäten des C-Bogen-Röntgensystems machen es bei der schrittweisen Aufnahme von 2D-Projektionen, bei der der C-Bogen beispielsweise motorisch verstellt wird, erforderlich Einrichtungen bzw. Maßnahmen zur genauen Bestimmung der Positionen und Orientierungen der Röntgenstrahlenquelle und des Röntgenstrahlenempfängers in bezug auf den Patienten vorzusehen. Fehler bei dieser Bestimmung verursachen Störungen bei der anschließenden Rekonstruktion von 3D- Bildern.

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Gesundheit

3D-Bildgebung mit einem C-Bogen-Röntgensystem

Idee: Roland Betz, Erlangen

Mit einem vorzugsweise mobil ausgeführten C-Bogen-Röntgensystem soll eine 3D-Bildge-bung, beispielsweise von einem Körperbereich eines Patienten, realisiert werden. Dazu wirdder C-Bogen z.B. in der Orbitalebene um ca. 190° um den Körperbereich gedreht, wobei ca.50-100 Röntgenaufnahmen (2D-Projektionen) von dem Körperbereich angefertigt werden.Die Rekonstruktion von 3D-Bildern des Körperbereichs anhand der Röntgenaufnahmensetzt allerdings die Kenntnis der exakten Projektionsgeometrien zu jeder Röntgenaufnahmevoraus. Mechanische Instabilitäten des C-Bogen-Röntgensystems machen es bei derschrittweisen Aufnahme von 2D-Projektionen, bei der der C-Bogen beispielsweisemotorisch verstellt wird, erforderlich Einrichtungen bzw. Maßnahmen zur genauenBestimmung der Positionen und Orientierungen der Röntgenstrahlenquelle und desRöntgenstrahlenempfängers in bezug auf den Patienten vorzusehen. Fehler bei dieserBestimmung verursachen Störungen bei der anschließenden Rekonstruktion von 3D-Bildern.

Die Bestimmung der Projektionsgeometrien erfolgt derzeit

a) mit im Strahlengang des Röntgenstrahlenbündels angeordneten Ringen mit opaken Mu-stern (wenig praktisch für mobile Anwendung, evtl. Abdeckung relevanter Einzelheitendurch die Ringe),

b) mit externen  stereooptischen Systemen (teuer, erfordern Raum zum Aufstellen) oder

c) mit integrierten CCD Kameras und Testkörpern (dürfen nicht abgedeckt werden).

Um die bei den bekannten Bestimmungen der Projektionsgeometrien auftretenden Nachteileabzustellen wird vorgeschlagen kostengünstige, aus der Unterhaltungselektronik bekannteGyroskope zu verwenden, welche in der Lage sind Ortsveränderungen im 3-dimensionalenRaum zu messen.

Gyroskope, sprich Drehratensensoren, messen die Winkelgeschwindigkeit, mit der sich dieOrientierung des Sensors ändert. Durch zeitliche Integration des Meßsignals erhält man dierelative Änderung in der Orientierung. Es ist mit solchen Sensoren also möglich, z.B. dieOrbitalwinkeländerung einer an einem verstellbaren C-Bogen angeordneten Röntgenstrah-lenquelle und eines Röntgenstrahlenempfängers relativ zur deren Ausgangsposition zubestimmen. Für jeden der drei Raumwinkel wird dabei ein solcher Sensor benötigt. Will mansowohl von der Röntgenstrahlenquelle als auch von dem Röntgenstrahlenempfänger allemöglichen Änderungen der Raumwinkel erfassen, sind also sechs Drehratensensorenerforderlich, drei an der Röntgenstrahlenquelle und drei am Röntgenstrahlenempfänger.

Siemens Technik Report

Jahrgang 2  Nr. 3  April 1999

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In der einfachsten Realisierungsform benutzen man in einer Ausgangsstellung des C-Bogensdie Ausgangssignale der Gyroskope zum Kalibrieren. In der Ausgangsstellung, in welcherder C-Bogen in Ruhe ist, mißt man an jedem Gyroskop das Ausgangssignal "Null", da dasGyroskop in Ruhe und somit die Winkelgeschwindigkeit null ist. Anschließend mißt man ...