DE10123577A1 - Haltevorrichtung für eine gehaltene Röntgenaufnahme eines Gelenks - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für eine gehaltene Röntgenaufnahme eines Gelenks, mit einem Rahmen (10) zur Lagerung eines zu röntgenden Gelenks und mit einer auf dem Rahmen (10) gelagerten Druckvorrichtung (14), die zur Beaufschlagung des Gelenks mit einer die Gelenkknochen gegeneinander verschiebenden Kraft einen Schlitten (24) umfaßt, der mittels einer Antriebsvorrichtung (27, 35) relativ zum Rahmen (10) verschiebbar ist. Um einen kompakten Aufbau und eine vereinfachte Handhabung zu ermöglichen, ist ein Antriebselement (27) der Antriebsvorrichtung, durch das der Schlitten (24) verschiebbar ist, ortsfest an der Druckvorrichtung (14) abgestützt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für eine gehaltene Röntgen­ aufnahme eines Gelenks, insbesondere eines Knies oder eines Fußge­ lenks, mit der bei der Röntgenaufnahme eine definierte Kraft in einer defi­ nierten Richtung auf das Gelenk ausgeübt werden kann, um Röntgenauf­ nahmen zur Funktionsdiagnostik herstellen zu können, aus denen auf­ grund einer Verschiebung der Gelenkknochen gegeneinander, die durch die Kraft bewirkt wird, auf den Zustand der jeweils untersuchten Bänder des Gelenks geschlossen werden kann.

Aus der DE 31 31 472 A1 ist bereits eine Haltevorrichtung für die gehaltene Röntgenaufnahme des Beins, also des Knies oder des Fußgelenks bekannt, die aus einem im wesentlichen u-förmigen Rahmen, der eine Schiene und zwei auf dieser verschiebbaren seitliche Ausleger aufweist, und einer Druckvorrichtung besteht. Die Druckvorrichtung umfaßt einen Reiter der auf der Schiene des Rahmens gelagert ist, und einen Schlitten mit einem Druckpolster der senkrecht zur Schiene verschiebbar auf dem Reiter ge­ führt ist. Der Schlitten läßt sich gegenüber dem Reiter mittels einer Spin­ del verschieben.

Um eine von der Druckvorrichtung auf ein Gelenk ausgeübte Kraft messen zu können, ist zwischen der Spindel und dem das Druckpolster tragenden Schlitten eine Feder angeordnet, so daß sich die Spitze der Spindel mit steigender Kraft gegenüber dem Schlitten verschiebt. Diese Verschiebung wird mit Hilfe eines Potentiometers in eine elektrisches Signal umgesetzt, aus dem die vom Druckpolster erzeugte Kraft ermittelt und auf einer am Schlitten vorgesehenen Anzeige angezeigt wird.

Obwohl die bekannte Haltevorrichtung für die gehaltene Röntgenaufnah­ me eines Beines eine zuverlässige Anzeige der auf ein Gelenk ausgeübten Kraft liefert, wird deren Handhabung dadurch erschwert, daß die An­ triebseinrichtung für den das Druckpolster tragenden Schlitten verhält­ nismäßig sperrig ist.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine weitere Haltevorrichtung der eingangs genannten Art bereit zu stellen, die insbe­ sondere bei kompaktem Aufbau eine vereinfachte Handhabung ermög­ licht.

Diese Aufgabe wird durch die Haltevorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß ist also bei einer Haltevorrichtung für eine gehaltene Röntgenaufnahme eines Gelenks, die einen Rahmen zur Lagerung eines zu röntgenden Gelenks und eine Druckvorrichtung aufweist, die zur Beauf­ schlagung des Gelenks mit einer die Gelenkknochen gegeneinander ver­ schiebenen Kraft einen Schlitten umfaßt, eine den Schlitten verschieben­ de Antriebsvorrichtung vorgesehen, die ein ortsfest an der Druckvorrich­ tung abgestütztes Antriebselement aufweist. Aufgrund dieser Anordnung läßt sich die erfindungsgemäße Haltevorrichtung kompakt aufbauen, da bei der Druckausübung auf ein Gelenk nur der Schlitten auf der Druckvor­ richtung verschoben zu werden braucht, während die Antriebsvorrich­ tung als solche keine relative Lageänderung zum Rahmen erfährt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Antriebselement über ein Federelement, dessen Verformung mit ei­ nem Verformungsfühler zur Kraftmessung erfaßt wird, abgestützt ist.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Verformungsfühler an eine Meß- und Auswerteschaltung zur Ermittlung einer vom Schlitten ausgeübten Kraft angeschlossen ist, und daß ein vom Antriebselement in Abstützrichtung betätigbarer Schalter vorgesehen ist, um die Meß- und Auswerteschaltung ein- und auszuschal­ ten. Die Anordnung eines Schalters, der vom Antriebselement in Abstützt­ richtung betätigbar ist, der also, wenn der Schlitten keine Druckkraft aus­ übt, geöffnet ist, und durch die anfängliche Bewegung des Antriebsele­ ments gegen seine Abstützung zu Beginn der Kraftausübung geschlossen wird, hat den Vorteil, daß die Meß- und Auswerteschaltung immer nur dann mit Strom versorgt wird, wenn tatsächlich eine Kraftmessung erfor­ derlich ist. Auf diese Weise läßt sich insbesondere bei einer Batterie betrie­ benen Meß- und Auswerteschaltung Energie sparen und damit die Be­ triebsdauer der jeweils verwendeten Batterie wesentlich verlängern.

Als Verformungsfühler für das Federelement sind grundsätzlich Potentio­ meter, die geeignet sind, eine aus der Verformung resultierenden Linear­ verschiebung zu erfassen, oder Piezoelemente denkbar, gemäß einer vor­ teilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß der Verformungsfühler zumindest ein Dehnungsmeßstreifen ist.

Um einen besonders kompakten Aufbau im Abstützbereich des Antriebse­ lements an der Druckvorrichtung zu erhalten, ist bei einer anderen Ausge­ staltung der Erfindung vorgesehen, daß das Federelement ein Biegebalken ist, der fest an einem auf dem Rahmen gelagerten Lagerteil der Druckvor­ richtung gehalten ist, das seinerseits den Schlitten verschiebbar lagert.

Zur Verschiebung des Schlittens gegenüber den ortsfest am Rahmen ge­ haltenen Teilen der Druckvorrichtung ist es denkbar, eine pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung vorzusehen, wobei z. B. der Kolben ortsfest gehalten sein könnte, während der Zylinder den ver­ schiebbaren Schlitten bilden könnte. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Antriebselement eine Spindel mit einem Außengewinde ist, die über eine ein entsprechendes Innengewinde aufweisende Kopplungsvor­ richtung mit dem Schlitten koppelbar ist.

Um größere Verschiebungen des Schlittens einfach ausführen zu können, ist bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß das In­ nengewinde als Halbgewinde ausgebildet ist, und daß ein das Halbgewinde aufweisendes Kupplungselement der Kopplungsvorrichtung gegen die Kraft einer Feder verschiebbar ist, um die Gewinde außer Eingriff zu brin­ gen, so daß der Schlitten unabhängig von der Spindel schnell verschieb­ bar ist.

Die Verwendung einer ortsfest an der Druckvorrichtung angeordneten Spindel als Antriebselement ermöglicht nicht nur einen kompakten Auf­ bau der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung, sondern hat darüber hin­ aus den Vorteil, daß die Betätigung der Spindel immer an derselben Stelle erfolgt, was für den Benutzer der Vorrichtung von Vorteil ist.

Da auch die Vorrichtung zur Kraftmessung ortsfest im Abstützbereich der Spindel angeordnet ist, kann auch die Meß- und Auswerteschaltung sowie eine Anzeigevorrichtung für die gemessene Kraft in Bereichen der Druck­ vorrichtung untergebracht sein, die bei der Verschiebung des Schlittens ortsfest zum Rahmen bleiben, wodurch der konstruktive Aufbau verein­ facht wird.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht einer erfindungsge­ mäßen Haltevorrichtung für gehaltene Röntgenaufnahmen,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer auf einer Schiene der Haltevorrichtung gelagerte Druckvorrichtung,

Fig. 3 (a) und (b) eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht eines Auslegers der Haltevorrichtung,

Fig. 4 einen Schnitt im wesentlichen nach Linie IV-IV in Fig. 2 durch die Druckvorrichtung im Bereich einer Kopplungsvorrichtung,

Fig. 5 eine Teilexplosionsdarstellung einer Druckaufnahme- und -meß­ vorrichtung und

Fig. 6 eine geschnittene Detaildarstellung der Druckvorrichtung im Be­ reich der Druckaufnahme- und -meßvorrichtung.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wie Fig. 1 zeigt, weist die erfindungsgemäße Haltevorrichtung für gehal­ tene Röntgenaufnahmen eines Gelenks, insbesondere eines Knies oder ei­ nes Fußgelenks gemäß dem so genannten Lachman-Test oder gemäß dem so genannten Schubladentest, einen Rahmen 10, der aus einer Schiene 1 l und zwei darauf verschiebbar gelagerten, sich senkrecht dazu strecken­ den Auslegern 12, 13 besteht, eine Druckvorrichtung 14 und zwei Halter 15, 16 auf. Der Halter 15 ist dabei eine gepolsterte Fußhalterung, während der Halter 60 von einer gepolsterten Rolle gebildet wird. Je nachdem, wel­ cher spezielle Test eines zu röntgenden Gelenks, also eines Fußgelenks oder Knies, ausgeführt werden soll, werden die jeweils zu verwendenden Halter 15, 16 sowie deren Anordnung relativ zur Druckvorrichtung 14 ge­ wählt.

Die Schiene 11 besteht aus zwei zueinander parallelen Führungsstangen 17 die an ihren Enden in Stützen 18 so gehalten sind, daß die Schiene 11 parallel zur Oberfläche eines Röntgentischs auf diesen aufgesetzt werden kann. Die Ausleger 12, 13 weisen an ihren von der Schiene 11 abgewand­ ten Enden entsprechende Stützelemente 19 auf, so daß der Rahmen 10 insgesamt parallel auf einer Fläche aufgestellt werden kann.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, umfaßt die Druckvorrichtung 14 einen Reiter 20, der aus einem auf der Schiene 11 verschiebbar gelagerten Lagerteil 21, einer Druckaufnahme- und -meßvorrichtung 22 sowie einem Anzeigegenäuse 23 besteht. Ein Schlitten 24 ist, wie in Fig. 4 zu erkennen ist, über lineare Welzlager 25 so verschiebbar gelagert, daß er quer zur Schiene 11 des Rahmens 10 auf dem Lagerteil 21 des Reiters 20 verschiebbar ist. An seinem in Fig. 2 rechten Ende ist der Schlitten 24 über eine Kopplungs­ vorrichtung 26 mit einer Außengewinde aufweisenden Spindel 27 lösbar gekoppelt, die über die Druckaufnahme- und meßvorrichtung 22 am Rei­ ter 20 abgestützt ist, so daß mit Hilfe des Schlittens 24, der an seinem an­ deren Ende ein Druckpolster 28 trägt, ein definierter Druck auf ein zu untersuchendes Gelenk ausgeübt werden kann, wie später näher erläutert wird.

Um die Lage der Druckvorrichtung 14 relativ zu den Auslegern 12, 13 je nach den Untersuchungerfordernissen beliebig einstellen zu können, weist das Lagerteil 21 der Druckvorrichtung 14 Gleitführungsflächen 29 auf, von denen die eine eine der Führungsstangen 17 halbkreisförmig um­ faßt, während die andere viertelkreisförmig auf der anderen der Füh­ rungsstangen 17 aufliegt. Der letzteren der Gleitführungsflächen 29 ist ei­ ne Schnappvorrichtung 30 zugeordnet, die beispielsweise von einer Feder vorgespannten Kugel gebildet sein kann. Zum Abnehmen der Druckvor­ richtung 14 brauch somit diese in Fig. 2 nur im Gegenuhrzeigersinn um die linke Führungsstange 17 geschwenkt werden, wobei die Schnappvor­ richtung 30 über die andere der Führungsstangen 17 hinwegschnappt. Das Aufsetzen erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Somit ist es möglich, die Druckvorrichtung 14 an jeder beliebigen Position zwischen den Ausle­ gern 12, 13 oder recht bzw. links von beiden der Ausleger 12, 13 anzuord­ nen.

Um den Schlitten 24 gegenüber dem Lagerteil 21 des Reiters 20 zur Druck­ ausübung auf ein Gelenk mittels der Spindel 27 verschieben zu können, weist die Kopplungsvorrichtung 26 ein Kupplungselement 31 mit einer Durchgangbohrung 32 für die Spindel 27 auf, das quer zur Achse der Durchgangsbohrung 32, also quer zur Spindel 27 gegen eine Druckfeder 33 verschiebbar ist. Die Durchgangbohrung 32 ist quer zur ihrer Achse in Verschieberichtung des Kupplungselements 31 als Langloch ausgebildet und weist ein Halbgewinde 34 auf, daß mit dem Gewinde der Spindel 27 durch die Feder 33 in Eingriff gehalten wird. Eine Betätigung der Spindel 32 mit Hilfe des in Fig. 2 dargestellten Handrads 35 bewirkt somit eine definierte Verschiebung des Schlittens 24.

Soll der Schlitten 24 schnell über eine größere Strecke gegenüber dem Rei­ ter 20 verschoben werden, so braucht das Kupplungselement 31 nur ent­ gegen der Kraft der Feder 33 in Fig. 4 nach rechts verschoben werden, um die Kopplung zwischen Spindel 27 und Kupplungselement 31 zu lösen. Der Schlitten 24 läßt sich dann schnell in die gewünschte Position bewegen, wo nach Loslassen des Kupplungselements 31 dieses spätestens dann mit dem Halbgewinde 34 wieder in das Spindelgewebe eingreift, nachdem die Spindel 27 etwas gedreht wurde.

Die Spindel 27 ist, wie besonders gut in Fig. 6 zu erkennen ist, über die Druckaufnahme- und -meßvorrichtung 22, die im folgenden anhand von Fig. 5 näher erläutert wird, am Reiter 20 abgestützt.

Gemäß Fig. 5 umfaßt die Druckaufnahme- und -meßvorrichtung 20 ei­ nen Grundkörper 36 mit einer ersten kreiszylindrischen Ausnehmung 37 und einer zweiten länglichen Ausnehmung 38 zur Aufnahme eines Biege­ balkens 39, die sich im wesentlichen radial zur Achse der kreiszylindri­ schen Ausnehmung 37 erstreckt und diese so überlappt, daß ein Durch­ gang für ein Ende 27' der Spindel 27 geschaffen ist, sowie ein Gehäuse 40 mit einem Aufnahmeraum 41 für den Grundkörper 36, einer Durchgangs­ öffnung 42 für das Spindelende 27' sowie mit Schraubenlöchern 43, die mit entsprechenden Schraubendurchgangsbohrungen 44 im Grundkör­ per 36 fluchtend ausgerichtet sind, um, wie in Fig. 6 dargestellt ist, die Druckaufnahme- und -meßvorrichtung 22 mittels Schrauben 45 mit dem Lagerteil 21 und dem Anzeigegenäuse 23 zu verschrauben. Neben dem Bie­ gebalken 39, der mit dem Grundkörper 36 verschraubt werden kann, wie bei 46 angedeutet, ist in dem Grundkörper 36 ein Meßverstärker 47 ange­ ordnet, der mit einem auf dem Biegebalken 39 angeordneten Dehnung­ meßstreifen 48 über Leitungen 49 verbunden ist. Dem Meßverstärker 47 ist ein Schalter 50 zugeordnet, um eine den Meßverstärker 47 und den Dehnungmeßstreifen 48 aufweisende Druckmeß- und Anzeigeschaltung, die nicht näher dargestellt ist, einzuschalten, sobald mit der Druckvor­ richtung 14 Druck auf ein Gelenk ausgeübt wird, wie noch näher erläutert wird.

Um die Spindel 27 gegen den Biegebalken 39 der Druckaufnahme- und meßvorrichtung 22 abzustützen, ist auf dem Ende 27' der Spindel 27 eine Druckplatte 51 angebracht, die nach dem Zusammenbau des Reiters 20 an einem als Wälzlager ausgebildeten Drucklager 52 anliegt, daß mit seiner anderen Seite gegen den Biegebalken 39 abgestützt ist.

Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, weisen die Ausleger 12, 13 im Bereich ihres einen Endes Führungsbohrungen 53 auf, mit denen sie auf den Führungs­ stangen 17 der Schiene 11 verschiebbar gehalten werden. Im Bereich ihrer anderen Enden sind Aufnahmelöcher 54, 55 vorgesehen, in denen Halter 15, 16 je nach den Erfordernissen der gewünschten Röntgenaufnahmen angeordnet werden können. Darüber hinaus sind die Ausleger 12, 13 mit Durchbrüchen 56, 57 versehen, um bei Röntgenaufnahmen den zu rönt­ genden Bereich möglichst wenig abzudecken. Aufgrund dieser Durchbrü­ che 56, 57 können Hilfsauslger, wie sie beim Stand der Technik erforder­ lich sind, um die relative Lage der Gelenkknochen auf der Röntgenaufnah­ me deutlich erkennen zu können, nicht mehr erforderlich.

Im folgenden wird die Messung des Drucks, der bei einer gehaltenen Rönt­ genaufnahme auf ein Gelenkt ausgeübt wird, am Beispiel einer Röntgen­ aufnahme zur Untersuchung der inneren Seitenbänder des Knies näher erläutert.

Bei einer derartigen Untersuchung, bei der ein seitlicher Druck von außen auf ein Knie ausgeübt werden muß, werden als Halter zwei gepolsterte Rol­ len 16 verwendet, die auf den Innenseiten von Oberschenkel und Unter­ schenkel eines über die Ausleger 12, 13 gelegten Beins anliegen. Das Druckpolster 28 der Druckvorrichtung 14, die wie in Fig. 1 gezeigt ist, zwischen den Auslegern 12 und 13 angeordnet ist, wird dann nach Lösen der Kopplungsvorrichtung 26 und Ausrichten des Reiters 20 in Anlage an die Außenseite des zu untersuchenden Knies gebracht. Nach dem Loslas­ sen der Kopplungsvorrichtung 26 und gegebenenfalls einer anfänglichen Drehung des Handrads 35 ist der Schlitten 24 wieder mit der Spindel 27 gekoppelt. Sobald nun das Handrad 35 gedreht wird, um das Druckpolster 28 gegen das zu untersuchende Knie zu drücken, drückt die fest mit der Spindel 27 verbundene Druckplatte 51 über das Drucklager 52 gegen den Biegebalken 39. Bei dieser anfänglichen Verschiebung wird zunächst der Schalter 50 betätigt, um die elektronische Meßschaltung, die an geeigne­ ter Stelle im Reiter 20 untergebracht ist, einzuschalten. Bei einer weiteren Betätigung des Handrads 35 wird der Schlitten 24 weiter gegen das Knie verschoben, so daß die auf das Knie wirkende Kraft ansteigt. Mit anstei­ gender Kraft verbiegt sich der Biegebalken 39, wobei sich die Länge des Dehnungsmeßstreifens 48 ändert, so daß einer entsprechende Wider­ standsändering auftritt, die vom Meßverstärker 47 erfaßt wird, um ein entsprechendes Signal an die Auswerteschaltung zu liefern, die aus dem Ausgangssignal des Meßverstärkers 47 - unter Berücksichtigung einer entsprechenden Kalibrierung - die vom Druckpolster 28 auf das Knie aus­ geübte Kraft ermittelt und mittels der Anzeigevorrichtung 23", die an ei­ nem abgewinkelten freien Ende 23' das Anzeigegenäuse 23 vorgesehen ist, angezeigt.

Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung für die gehaltene Röntgenauf­ nahme eines Knies oder eines Fußgelenks weist den Vorteil, daß sie einen kompakten Aufbau besitzt, durch den die Handhabung der Haltevorrich­ tung auf einem Röntgentisch erleichtert wird. Darüber hinaus sind auch das Handrad 35 und die Anzeige 23" bei der Verschiebung des Schlittens 24 ortsfest an der Druckvorrichtung 14 angeordnet, so daß die Bedienung der Haltevorrichtung weiter erleichtert wird.

Claims (7)

1. Haltevorrichtung für eine gehaltene Röntgenaufnahme eines Ge­ lenks, mit
einem Rahmen (10) zur Lagerung eines zu röntgenden Gelenks und
einer auf dem Rahmen (10) gelagerten Druckvorrichtung (14), die zur Be­ aufschlagung des Gelenks mit einer die Gelenkknochen gegeneinander verschiebenden Kraft einen Schlitten (24) umfaßt, der mittels einer An­ triebsvorrichtung (27, 35) relativ zum Rahmen (10) verschiebbar ist, wobei ein Antriebselement (27) der Antriebsvorrichtung, durch das der Schlitten (24) verschiebbar ist, ortsfest an der Druckvorrichtung (14) abgestützt ist.

2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (27) über ein Federelement (39), dessen Verformung mit einem Verformungsfühler (48) zur Kraftmessung erfaßt wird, abge­ stützt ist.

3. Haltevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das der Verformungsfühler (48) an einem Meß- und Auswerteschaltung zur Ermittlung einer vom Schlitten (24) ausgeübten Kraft angeschlossen ist, und daß ein vom Antriebselement (27) in Abstützrichtung betätigbarer Schalter (50) vorgesehen ist, um die Meß- und Auswerteschaltung ein- und auszuschalten.

4. Haltevorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungsfühler zumindest ein Dehnungsmeßstreifen (48) ist.

5. Haltevorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Federelement ein Biegebalken (39) ist, der fest an einem auf dem Rahmen (10) gelagerten Lagerteil (21) der Druckvorrichtung (14) ge­ halten ist, das seinerseits den Schlitten (24) verschiebbar lagert.

6. Haltevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement eine Spindel (27) mit einem Au­ ßengewinde (27') ist, die über eine ein entsprechendes Innengewinde (34) aufweisende Kopplungsvorrichtung (26) mit dem Schlitten (24) koppelbar ist.

7. Haltevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengewinde als Halbgewinde (34) ausgebildet ist, und daß ein das Halbgewinde (34) aufweisendes Kupplungselement (31) der Kopplungs­ vorrichtung (26) gegen die Kraft einer Feder (33) verschiebbar ist, um die Gewinde (27', 34) außer Eingriff zu bringen, so daß der Schlitten (24) un­ abhängig von der Spindel (27) schnell verschiebbar ist.