CN101623200A - X射线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种x射线装置，该x射线装置带有可借助至少一个臂(4)调节的x射线发射器(2)作为第一x射线部件，以及一与该第一x射线部件相互独立的、可借助至少一个另一臂(5)调节的拍摄系统(3)作为另一x射线部件。两个分别至少间接地支撑一个x射线部件(2，3)的臂(4，5)以可绕一公共的转动轴(D)枢转的方式支承。

Description

X射线装置
技术领域
本发明涉及一种X射线装置，其包括X射线管和作为可单独调节的设备部件的、设计用以检测X射线辐射的拍摄系统
背景技术
这种类型的X射线装置例如由EP0220501B1公知。该x射线装置为调节各种部件而具有按照机械臂的类型构造的调节器件。除了x射线管和图像拍摄系统之外也可以借助于机械臂调节病床。由EP0220501B公知的装置总体具有高的空间要求。
X射线装置的一种扩展的结构类型是C型臂-x射线装置。基本上例如由DE10215987A1公开了支撑x射线源以及所属的检测器的C型臂可运动地铰接在可移动的单元上的方案。X射线装置在弯臂机器人上的导引例如由DE102006028326A1以及DE102006041033A1公开。机械臂使得x射线源和x射线检测器可以在确定的轨迹上绕病人运动。
然而C型臂x射线装置主要设计用于尽管灵活，但静态地获取投影拍摄，用于通过沿旋转环绕旋转轴旋转的x射线源工作的计算机断层扫描，计算机断层扫描产生断面图像拍摄。在局部区域，计算机断层扫描装置可通过具有扩展功能范围的C-型臂x射线装置替代，其同样可以产生例如10mm厚的层的断面图像。在本文中引用西门子公司于2005年2月28日以标题“Europapremiere beim ECR：Angiographische C-Bogen-Systeme von SiemensgenerierenSchnittbilder”(http://www.forum-deutsche-medizin-technik.de/mediletter/archiv/2005_2/siemens_2.php)的出版信息。在所述出版信息中介绍的、以面探测器技术工作的C型臂系统尤其用于在介入手术，例如神经放射、下腹或肿瘤学的介入手术，并且除了显示高对比图像内容之外还能显示软组织差异。在此，断面图像由图像序列产生，所述图像序列通过可沿一条轨迹移动的拍摄系统获得。然而，重构质量达不到通过计算机断层扫描装置实现的质量。此外，图像拍摄系统不能完全旋转。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种X射线装置，其特征在于紧凑结构、优化的可制造性以及多方面的可应用性的一种尤其有利的组合。
根据本发明，该技术问题尤其通过一种可用作医疗诊断装置的x射线装置解决。该x射线装置具有一x射线发射器以及所属的拍摄系统，尤其是面探测器。X射线发射器和拍摄系统总体称为x射线部件，分别直接或间接地由至少一个臂支承，其中，支撑各x射线部件的臂可绕公共的轴线枢转。如果臂之间围成延伸的角度，那么由臂和x射线部件形成的整个装置按照优选的构造形成C形臂装置，该c形臂装置关于其几何形状-静态地看-基本上与传统的C形臂x射线装置类似。与这些传统的x射线装置的根本区别在于，两个臂是分布在转动轴线上的C形臂的部分，因此提供了相对现有技术更高的灵活性。X射线装置例如适于标准血管造影应用以及扩展的血管造影应用。X射线装置尤其实现了使用者和病人友好的交互成像。
此外，X射线源的单独可调节性以及所述的拍摄系统的可调节性的优点在于，与C形臂x射线装置不同，不需要设计用于整体移动重的、既支撑x射线源也支撑x射线探测器的机械部分(即，C形臂)的调节机构。替代其一方面为调节由可枢转的臂支撑的x射线发射器，另一方面为调节由另一可枢转地臂支撑的拍摄系统分别存在一个专门的驱动器，所述驱动器仅需使相对小的质量运动。因此，替代刚性的C形臂具有两个子动力机构的x射线装置相比于传统的C形臂x射线装置节约重量地构造。
如果将x射线系统的仅支撑一个x射线部件(即要么x射线源要么拍摄系统)的臂认为是机械手，那么通过x射线光源或拍摄系统分别给出相关机械手的分别一个末端执行器坐标系统。在两个末端执行器坐标系统之间在x射线装置按照规定运行时给出了恒定的相对变换，也就是说，拍摄系统处于相对x射线源处于固定的位置。因此获得了x射线装置和C形臂x射线装置之间的共同性。不过，在后一种装置中，只要设有通过机械臂的调节，整个C形臂就固定在末端执行器(Endeffektor)上。在这种机器人导引的C形臂系统的刚性设计中，动态效果在C形臂的调整中起重要的作用。这种效果必须主要在耗费成本的模拟和/或测试程序中检测且修正。即便不考虑C形臂调整时的动态效果，由于待运动的质量出现的机器人部件的位置与理论位置的偏差导致对产生的数据的质量的明显干扰。这种缺点在分别单独用于x射线源的子动力机构以及用于具有拍摄系统的x射线装置在原理方面几乎被排除。在相比机器人导引的C形臂x射线系统更轻的结构方式中，通过x射线装置还可实现明显更快的调节运动，例如以大于120°/秒的枢转运动或旋转运动。
可绕公共的转动轴枢转的臂优选仅仅在与其转动轴线垂直的面中运动。然而，也可实现这样的实施形式，其中，可绕公共转动轴线枢转的臂，也称为内臂，与转动轴围成一非直角或一可变的角度。在所有的实施形式中优选给出这样的可能性，即，支撑x射线部件的臂绕公共的转动轴旋转多于360°，优选无限制。在旋转可能性不受限制的情况下，到x射线部件的能量和/或信号传递例如借助于集电环实现。
按照一种有利的构造，每个可绕公共转动轴枢转的内臂与附加的、至少间接地支撑所属的x射线部件的外臂借助于铰链连接。该铰链优选具有与公共的转动轴线正交地定向的轴线，其中，两个铰链的轴线在内臂和外臂之间相互平行地布置，只要两个内臂沿着同一直线布置。
每个附加的外臂优选可纵向调节，例如借助于机电或液压的调节元件。根据x射线装置的运行模式，在x射线部件的枢转(＜360°)或转动(＞360°)的过程中可以使外臂的长度保持恒定或自动改变。
X射线部件(即x射线源以及所属的X射线检测器)优选分别借助于铰链装置与外臂连接，铰链装置具有多个、尤其是三个枢转轴。优选的是每个枢转轴与有关的铰链装置的至少另一个枢转轴成直角地设置。因此在这种构造中总体给出各x射线部件的6重可调节性。其是相应的轴线或调节器件，其中，给出的顺序显示了传动链：公共的轴线、内臂和外臂之间的轴线、外臂的线性调节元件以及外臂和由外臂支撑的x射线部件之间的铰链装置的三根轴线。因为第二X射线部件的位置在按规定运行时始终如前所述地通过第一X射线部件的位置确定，所以整个动力机构系统具有有效的六个自由度。
本发明的优点尤其在于，通过在概念上分开X射线装置的刚性C形臂为两个具有一公共转动轴线的子动力机构而提供一种X射线装置，该X射线装置在相对简单，与传统X射线装置类似的结构的情况下具有这样的使用可能性，其既不通过C形臂X射线装置也不通过最耗费成本的计算机断层扫描装置提供。与计算机断层扫描装置相比，检查区域更好的可接近性是尤其重要的。
附图说明
以下根据附图详细说明本发明的实施形式。在明显简化的视图中示出：
图1是医疗技术的X射线装置的前视图；
图2是图1所示X射线装置的第二前视图；
图3是X射线装置以及病榻的侧视图；
图4是X射线装置的铰链装置的第一视图；
图5是按图4的铰链装置的第二视图。
具体实施方式
整体用附图标记1标示的x射线装置具有x射线发射器和所属的拍摄系统3，即，半导体平面监测器。X射线发射器2和拍摄系统3总称为X射线部件，分别间接地由可运动的臂4，5保持。两个臂4，5可绕公共的转动轴线D转动，该转动轴线相对例如锚定在地面或可移动的机械部件6固定。
在图1所示的装置中，X射线装置1的、与转动轴线D正交的臂4，5之间围成180°角。因此，X射线装置1可如传统的C型臂X射线装置那样，尤其是用于血管造影。然而，与传统C形臂X射线装置不同的是，由臂4、5和X射线部件2、3组成的C形装置可绕转动轴线D任意地转动(转动大于360度的角)。
图2所示的装置没有示出为X射线装置1的按规定运行设置的臂4、5的位置以及固定在臂上的X射线部件2、3，而是仅示出了给定的调节可能性。在X射线装置1的实际运行中，拍摄系统3始终相对X射线发射器2这样地定向，使得可满足其设计的功能，即检测X射线。在此，X射线发射器2和拍摄系统3通常保持恒定的间距。
在图3中示出了X射线部件2，3相对彼此以及相对通常固定的机械部件6的调整可能性。在每个可绕转动轴线D转动的内臂4，5可运动地铰接有外臂7，8，其中，分别在内臂4，5和外臂7，8之间形成的轴线用A表示，并且在内臂4，5的每个位置正交于公共转动轴线D，即沿中心点位于公共转动轴线D上的圆的切向延伸。
外臂7，8在图3所示的装置中设置在病榻9的上方或下方，病榻可调节地支承在支架10上。内臂4、5可以未示出的方式铰接在病榻9的支架10上，使得机械部件6与支架10相同。
每个外臂7、8具有一调节装置11、12，该调节装置实现各臂7、8伸缩状地纵向移动。X射线发射器2或拍摄系统3在外臂7，8上借助于铰链装置13、14固定。与分别形成在内臂4、5和外臂7、8之间的铰链15相反，铰链装置13、14实现了多轴的枢转运动并且在图3中仅示意地示出。
铰链装置13、14的功能同样以示意图由图4、5详细示出。两幅幅图涉及将x射线发射器2与外臂7连接的铰接装置13，然而，同样示出了将拍摄系统3与外臂8连接的铰接装置14的原理结构。
图4以垂直地从病榻9(图3)上方的视角示出了铰链装置13。外臂7的在背对内臂4的一端通过该铰链装置与多次弯折的内连接件16可枢转地连接，其中，相应的枢转轴用S1表示，并且在图3和图4所示的装置中沿外臂7并因此平行于公共的转动轴线D定向。另一外连接件17与内连接件16可枢转地延伸，其中，在这种情况下给定枢转轴S2，该枢转轴S2与第一枢转轴S1正交地延伸。外连接件17最后铰接地与X射线发射器2连接，其中，x射线发射器2可绕其相对外连接件17枢转的枢转轴S3与第二枢转轴S2正交地设置。在图4和图5所示的装置中，所有的枢转轴S1、S2、S3相互垂直地设置。在图5中，图4所示的装置以平行于公共转动轴线D的视角示出。X射线发射器2在该装置中位于病榻9的垂直上方。
如图3至图5所示，X射线装置1关于可相对彼此移动的元件的空间布置方面明显比曲臂机器人的结构更小。通常为这种类型的机器人设置机器臂的相互成V形的部分，其中，在这些部分之间既可以围成明显小于90度的角，也可以围成明显大于90度的角。因此，在曲臂机器人时会出现动力学奇异性，其意味着自由度的取消并在实际中应当避免。反之，在X射线装置1中，由于其几何构造，在按规定运动中不会出现动力学奇异性。因此，为避免动力学奇异性不需要特殊的安全防护措施。独立与此的是安全系统(如防碰撞系统)的实现，该安全系统尤其有助于避免由于可运动的机械部件，例如外臂7，8以及保持在外臂上的x射线部件2，3对人员的危害。
在X射线发射器2调整时自动地一并调整拍摄系统3，使得拍摄系统平行于X射线发射器2定向。然而，各X射线部件3，4的调整之间的关联不通过机械连接元件或传动机构建立，而是通过控制技术、尤其是软件技术建立。出于该原因，X射线装置1中的调节动力机构也称作伪并联机构。
伪并联机构实现X射线部件2、3在各种各样的轨迹上的移动：
如果内臂4、5相对彼此处于在图1至图3所示的位置，也即相互保持沿直径对置，并且其它实现线性或转动调节的元件11-15在通过X射线装置1进行诊断的过程中不调节，因此，X射线部件2，3例如可在绕病榻9的圆形轨迹上移动。
仅调节线性的调节装置11，12实现了不同投影的拍摄，所述投影也可以类似的方式通过病榻9在其纵向移动创造。
上述例子表明存在这样的应用，其中，X射线装置1的与图1至图5所示的实施形式相比受限制的调节可能性是足够的。
一种更复杂的、实现图1至图5所示的构造中的X射线装置1的运行模式，例如x射线部件2、3在直线轨迹上移动，该直线轨迹基本上与公共的转动轴线D以及病榻9成直角延伸。在该过程中，内臂4、5之间围成的角度稳定地改变。为以希望的方式调节x射线部件2，3，同时以相互协调的方式自动地操作其它可调节的元件11-15。
多个不同类型的可调节的元件11-15的同时操纵即使在x射线部件2、3运动时也在螺旋形的轨迹上给出。因此可产生在现有技术下最多一定程度地通过C形臂装置、但通常仅可通过计算机断层扫描装置获得的三维数据记录。通常可以根据通过X射线装置1进行的X射线检查的类型使检查的等角点有选择地保持在一个恒定的位置或变化的位置。
X射线装置1的x射线发射器2以及拍摄系统3的各种尽可能相互无关的调节可能性以简单的方式实现了断面图像的产生，断面图像的面与转动轴线D围成一个非直角的角。同样例如可能的是，X射线发射器2按照非圆形的、例如椭圆形的轨迹绕诊断目标运动。即使在该运动过程中，x射线发射器2和拍摄系统3之间的间距也自动的保持恒定。因此，拍摄系统3在该运行模式中，如果扫过x射线发射器2的轨迹的椭圆与转动轴线D对称地设置，那么其与转动轴线D越近，x射线发射器2就与转动轴间隔的越远。
附图标记列表
1X射线装置
2X射线发射器
3拍摄装置
4内臂
5内臂
6机械部件
7外臂
8外臂
9病榻
10支架
11调节装置
12调节装置
13铰链装置
14铰链装置
15铰链
16内连接件
17外连接件
A轴线
D转动轴线
S1，S2，S3枢转轴

Claims (10)

1.一种X射线装置，该X射线装带有作为第一X射线部件的、可借助至少一个臂(4)调节的X射线发射器(2)，以及作为另一X射线部件的、独立于该第一X射线部件地借助至少另一个臂(5)调节的拍摄系统(3)，其特征在于，两个分别至少间接支撑X射线部件(2，3)的臂(4，5)以可绕一公共的转动轴线(D)枢转的方式支承。
2.如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，所述臂(4，5)连同由所述臂支撑的X射线部件(2，3)在所述臂(4，5)的位置相互对置的情况下形成C形臂装置。
3.如权利要求1或2所述的X射线装置，其特征在于，所述臂(4，5)与所述公共的转动轴线(D)正交地延伸。
4.如权利要求1至3中任一项所述的X射线装置，其特征在于，一附加的、至少间接支撑所属X射线部件(2，3)的臂(7，8)借助铰链(15)与各可绕所述公共的转动轴线(D)枢转的臂(4，5)连接。
5.如权利要求4所述的X射线装置，其特征在于，所述铰链(15)具有与所述公共转动轴线(D)正交地延伸的轴(A)。
6.如权利要求4或5所述的X射线装置，其特征在于，所述附加臂(7，8)可纵向调节。
7.如权利要求4至6中任一项所述的X射线装置，其特征在于，所述X射线部件(2，3)借助铰链装置(13，14)与所述附加臂(7，8)连接。
8.如权利要求7所述的X射线装置，其特征在于，所述铰链装置(13，14)具有多个、尤其是三个枢转轴(S1，S2，S3)。
9.如权利要求8所述的X射线装置，其特征在于，所述铰链装置(13，14)的枢转轴(S1，S2，S3)相互正交地布置。
10.如权利要求1至9中任一项所述的X射线装置，其特征在于，设置一平面探测器作为拍摄系统(3)。
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