DE102005012700A1 - Röntgenvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Röntgenvorrichtung, bei der an einem gemeinsamen, um eine Rotationsachse (A6) rotierbaren Träger (7) in gegenüberliegender und auf die Rotationsachse (A6) gerichteter Anordnung eine Röntgenquelle (10) und ein Röntgendetektor (9) angebracht sind. Zur Vereinfachung der Konstruktion der Röntgenvorrichtung wird vorgeschlagen, dass der Träger (7) an der Hand (5) eines sechs Drehachsen (A1, A2, A3, A4, A5, A6) aufweisenden Roboters angebracht ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Röntgenvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft ferner die Verwendung eines sechs Drehachsen aufweisenden Roboters.
  • Eine solche Röntgenvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 199 57 330 A1 bekannt. Die bekannte Röntgenvorrichtung ist auf einem verschiebbaren Wagen aufgenommen. Sie weist einen an dem Wagen bewegbar befestigten C-Bogen auf, an dem in gegenüberliegender Anordnung eine Röntgenquelle und ein Röntgendetektor angebracht sind. Bei einer Verwendung dieser Röntgenvorrichtung, beispielsweise im Operationssaal, wird der Wagen zu einem den Patienten aufnehmenden Untersuchungstisch geschoben. Nach der Herstellung der Röntgenaufnahme wird der Wagen zur Verbesserung der Zugänglichkeit des Patienten wieder weggeschoben. Das Hin- und Herschieben der bekannten Röntgenvorrichtung ist umständlich und erfordert einen hohen Kraftaufwand.
  • Um diesem Nachteil entgegenzuwirken und eine möglichst freie Zugänglichkeit zum Patienten zu gewährleisten, ist es aus der EP 0 220 501 B1 bekannt, eine Röntgenröhre an einem ersten Roboterarm anzubringen, welcher an einer Decke eines Untersuchungsraums befestigt ist. Ein Röntgendetektor ist an einem zweiten Roboterarm angebracht, welcher unterhalb der Untersuchungsliege auf einem Boden des Untersuchungsraums befestigt ist. Zur gegenseitigen Justierung der Röntgenquelle und des Röntgendetektors ist eine gesonderte Steuerung zur koordinierten Bewegung der Roboterarme vorgesehen. In der Praxis hat es sich allerdings gezeigt, dass die Genauigkeit der Bewegungen der Roboterarme nicht immer ausreichend ist. Das ist der Qualität der damit hergestellten Röntgenaufnahmen abträglich. Abgesehen davon stört auch der unterhalb der Patientenliege angebrachte zweite Roboterarm die Zugänglichkeit zum Patienten.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine Röntgenvorrichtung angegeben werden, welche möglichst einfach und kostengünstig herstellbar ist und eine verbesserte Zugänglichkeit zum Patienten gewährleistet. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung sollen die Freiheitsgrade in der Bewegung der Röntgenquelle und des Röntgendetektors erhöht und somit zusätzliche Diagnosemöglichkeiten geschaffen werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 16 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 15 und 17.
  • Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass der Träger an einer Hand eines sechs Drehachsen aufweisenden Roboters angebracht ist. – Damit ist es möglich, den Träger in jede gewünschte Position zu verfahren und des Weiteren auf einer beliebigen voreinstellbaren Bewegungsbahn zu bewegen. Der Träger kann auf einfache Weise vollständig von der Untersuchungsliege weggefahren werden, was eine erheblich verbesserte Zugänglichkeit zum Patienten zur Folge hat. Indem der sowohl die Röntgenquelle als auch der in gegenüberliegender Anordnung vorgesehene Röntgendetektor an einem gemeinsamen Träger angebracht sind, ist gewährleistet, dass die Röntgenquelle und der Röntgendetektor stets genau aufeinander ausgerichtet sind. Mit der vorgeschlagenen Röntgenvorrichtung können Röntgenbilder einer hohen Qualität hergestellt werden. Wegen der universellen Bewegbarkeit des Roboterarms kann der Träger relativ zum Patienten in Ebenen bewegt werden, die einer Untersuchung z. B. mit herkömmlichen C-Bogen-Röntgengeräten nicht zugänglich gewesen sind. Die vorgeschlagene Röntgenvorrichtung zeichnet sich durch verbesserte Diagnosemöglichkeiten aus.
  • Als Roboter kann ein herkömmlicher Roboter mit sechs Drehachsen verwendet werden. Derartige Roboter werden insbesondere in der Automobilindustrie verwendet und sind dort weit ver breitet. Beispielsweise werden von der Firma KUKA unter der Internetadresse www.kuka.com derartige Roboter angeboten.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Träger bezüglich der Rotationsachse unverschiebbar angebracht ist. Das vereinfacht im Vergleich zu herkömmlichen C-Bogen-Röntgenvorrichtungen die Herstellung. Es ist lediglich erforderlich, einen ähnlich einem herkömmlichen C-Bogen ausgebildeten Träger an der Hand eines herkömmlichen sechs Drehachsen aufweisenden Roboters anzubringen.
  • Der Roboter kann ein auf einem festen Grundgestell um eine erste Drehachse drehbar aufgenommenes Karussell aufweisen. Am Karussell kann ein um eine zweite Drehachse schwenkbare Schwinge angebracht sein. An der Schwinge kann ein um eine dritte Drehachse drehbarer Arm angebracht sein. Des Weiteren kann an der Schwinge drehbar um eine vierte Drehachse die Hand angebracht sein. Die Hand kann ein um die Rotationsachse drehbares Befestigungselement aufweisen, welches seinerseits um eine fünfte Drehachse drehbar ist. Ein Roboter mit den vorgenannten Merkmalen ermöglicht eine universelle Bewegung des Trägers. Der Träger kann bei Bedarf soweit von einer Untersuchungsliege entfernt werden, dass eine vollständige Zugänglichkeit zu einem auf der Untersuchungsliege aufgenommenen Patienten gewährleistet ist.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung ist zur Ausführung einer Drehbewegung um die Drehachsen und/oder die Rotationsachse jeweils ein mit einer programmierbaren Steuerung steuerbarer Elektromotor vorgesehen. Das ermöglicht eine Speicherung vorgegebener Bewegungsabläufe. Mit dem vorgeschlagenen Roboter können die Bewegungen des Trägers schnell, exakt und reproduzierbar durchgeführt werden.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Träger mittels des Roboters um einen Winkel von mehr als 280°, vorzugsweise um mehr als 300°, besonders bevorzugt um mehr als 360°, um die Rotationsachse rotierbar. In völliger Abkehr von der bisherigen Konstruktion von C-Bogen-Röntgenvorrichtungen ist der Träger vollständig rotierbar an der Hand des Roboters aufgenommen. Er wird nicht mehr – wie nach dem Stand der Technik – entlang eines Umfangsrands des C-Bogens bewegt. Das vereinfacht erheblich die Konstruktion. Der Aufwand zur Herstellung der vorgeschlagenen Röntgenvorrichtung ist im Vergleich zur herkömmlichen C-Bogen-Röntgenvorrichtung deutlich geringer. Gleichzeitig können aber die Freiheitsgrade in der Bewegung des Trägers erhöht und damit das diagnostische Spektrum der Röntgenvorrichtung erweitert werden.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Programm zur Erzeugung einer Spiralbewegung des Trägers vorgesehen. Damit ist es möglich, ähnlich wie bei einem Röntgen-Computertomografen, den Patienten spiralförmig zu scannen und auf der Grundlage der dabei gewonnenen Ergebnisse eine dreidimensionale Darstellung des gescannten Bereichs zu erzeugen.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Röntgenvorrichtung einen, zumindest abschnittsweise unterstützungsfreien Tisch zur Aufnahme eines Patienten. Ein solcher Tisch kann in Abweichung vom Stand der Technik relativ einfach, z. B. starr, ausgeführt werden. Wegen der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verwendung eines Roboters mit sechs Drehachsen kann der Träger in sämtliche Positionen des unterstützungsfreien Abschnitts des Tischs schnell und einfach verfahren und dort gemäß einem vorgegebenen Messweg bewegt werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine Einrichtung zur Steuerung der Rotationsbewegung des Trägers in Abhängigkeit eines am Patienten gemessenen Signals vorgesehen ist. Bei dem Signal kann es sich beispielsweise um ein dem Herzschlag entsprechendes Signal handeln. Damit ist es möglich, die Bewegung des Herzens wiederzugeben. Die mit dem vorgeschlagenen Roboter erzeugbaren Bewegungen sind ausreichend schnell, um entsprechende Aufnahmen durchzuführen.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Träger eine Einrichtung zur Einstellung eines Abstands zwischen der Röntgenquelle und dem Detektor aufweist. Damit können die Röntgenquelle und der Detektor möglichst nah an den zu untersuchenden Körper herangeführt werden. Das ermöglicht die Herstellung besonders exakter Röntgenaufnahmen.
  • Die Einrichtung zur Einstellung des Abstands kann zumindest eine elektrisch betreibbare Antriebseinrichtung umfassen. Damit ist es möglich, den Abstand manuell oder mittels eines vorgegebenen Programms auf ein vorgegebenes Maß einzustellen.
  • Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Träger lösbar am Befestigungselement der Hand des Roboters angekuppelt. Das ermöglicht – je nach Bedarf – ein An- und Abkuppeln des Trägers. Bei abgekuppeltem Träger kann mit dem Befestigungselement beispielsweise eine Patientenliege gegriffen und umgelagert werden. Anschließend kann der Träger wieder angekuppelt und der auf der Patientenliege aufgenommene Patient mittels der Röntgenvorrichtung untersucht werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, zwei der vorgeschlagenen Röntgenvorrichtungen miteinander zu kombinieren und zwar derart, dass die Träger der beiden Röntgenvorrichtungen auf ein und derselben Rotationsachse rotieren. Dabei sind die Röntgenquellen bzw. die Röntgendetektoren mit einem Versatz von etwa 90° angeordnet. Das ermöglicht insbesondere komplexe diagnostische Untersuchungen.
    •
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Roboters mit sechs Drehachsen nach dem Stand der Technik und
  • 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Röntgenvorrichtung.
  • 1 zeigt einen nach dem Stand der Technik bekannten Roboter mit sechs Drehachsen. An einem Grundgestell 1, welches beispielsweise auf einem Boden fest montiert ist, ist drehbar um eine erste Drehachse A1 ein Karussell 2 aufgenommen. Am Karussell 2 ist schwenkbar um eine zweite Drehachse A2 eine Schwinge 3 angebracht. An der Schwinge 3 ist drehbar um eine dritte Drehachse A3 ein Arm 4 befestigt. Am Ende des Arms 4 ist drehbar um eine vierte Drehachse A4 eine Hand 5 angebracht. Die Hand 5 weist ein Befestigungselement 6 auf, welches um eine Rotationsachse A6 rotierbar und um eine senkrecht dazu verlaufende fünfte Drehachse A5 schwenkbar ist.
  • 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht schematisch eine Ausgestaltung der Erfindung. Am Befestigungselement 6 der Hand 5 ist ein allgemein mit dem Bezugszeichen 7 bezeichneter Träger angekuppelt. Dazu kann eine hier nicht näher dargestellte Kupplung vorgesehen sein, welche ein An- und Abkuppeln des Trägers 7 ermöglicht.
  • Der Träger 7 kann nach Art eines U-Profils mit zwei einander gegenüberliegenden Schenkeln 8a, 8b ausgebildet sein. An einem ersten Schenkel 8a kann ein Röntgendetektor 9 und an einem zweiten Schenkel 8b eine Röntgenquelle 10 in gegenüberliegender Anordnung angebracht sein. Der erste 8a und der zweite Schenkel 8b können bezüglich eines Zentralelements 11 des Trägers 7 linear bewegbar angebracht sein, so dass ein Abstand A zwischen dem Röntgendetektor 9 und der Röntgenquelle 10 verstellbar ist.
  • Die Funktion der vorgeschlagenen Röntgenvorrichtung ist folgende:
    Das Grundgestell 1 ist fest, beispielsweise an einem Boden oder einer Decke eines Untersuchungsraums, montiert. Mit dem Roboter kann der Träger 7 bezüglich eines auf einer Untersuchungsliege aufgenommenen Patienten verfahren und in eine vorgegebenen Ausgangsposition gebracht werden. Anschließend kann der Abstand A durch Verstellen der beiden Schenkel 8a, 8b auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden. Dazu können die Schenkel 8a, 8b beispielsweise mittels elektromotorischer Antriebe linear bewegt werden.
  • Daraufhin kann eine Röntgenaufnahme hergestellt werden. Zu diesem Zweck ist es auch möglich, den Träger 7 um eine vorgegebene Achse zu rotieren. Es kann sich dabei beispielsweise um die Rotationsachse A6 handeln. Ferner ist es möglich, den Träger 7 beispielsweise um die Rotationsachse A6 zu rotieren und gleichzeitig axial bezüglich der Rotationsachse A6 zu verfahren. Es ergibt sich damit eine Spiralbewegung, welche die Rekonstruktion dreidimensionaler Bilder körperinnerer Strukturen ermöglicht.
  • Schließlich ist es auch möglich, eine Rotationsbewegung des Trägers 7 um die Rotationsachse A6 mittels Signalen zu steuern, welche durch am Patienten gemessene Körperfunktionen erzeugt werden. So kann die Bewegung des Trägers 7 beispielsweise in Abhängigkeit des Herzschlags des zu untersuchenden Patienten gesteuert werden. Damit ist es möglich, Bewegungen des Herzens, insbesondere auch in dreidimensionaler Art und Weise, zu beobachten.
  • Die Steuerung des Roboters und damit auch die Steuerung des Trägers 7, kann programmgesteuert erfolgen. Es kann insoweit auf herkömmliche Programmsteuerungen zurückgegriffen werden.
  • Indem der Träger 7 an- bzw. abkuppelbar vom Befestigungselement 6 ausgeführt ist, kann der Roboter auch zu anderen Zwecken benutzt werden. So ist es beispielsweise möglich, das Befestigungselement 6 an eine Patientenliege anzukuppeln und mit dem Roboter die Patientenliege, ggf. mit einem darauf aufgenommenen Patienten, zu versetzen. Damit kann Kraft- und Zeitaufwand für das medizinische Personal vermieden werden.

Claims (17)

  1. Röntgenvorrichtung, bei der an einem gemeinsamen, um eine Rotationsachse (A6) rotierbaren Träger (7) in gegenüberliegender und auf die Rotationsachse (A6) gerichteter Anordnung eine Röntgenquelle (10) und ein Röntgendetektor (9) angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (7) an einer Hand (5) eines sechs Drehachsen (A1, A2, A3, A4, A5, A6) aufweisenden Roboters angebracht ist.
  2. Röntgenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Träger (7) bezüglich der Rotationsachse (A6) unverschiebbar angebracht ist.
  3. Röntgenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Roboter ein auf einem feststehendes Grundgestell (1) um eine erste Drehachse (A1) drehbar aufgenommenes Karussell (2) aufweist.
  4. Röntgenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Karussell (2) ein um eine zweite Drehachse (A2) schwenkbare Schwinge (3) angebracht ist.
  5. Röntgenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Schwinge (3) ein um eine dritte Drehachse (A3) drehbarer Arm (4) angebracht ist.
  6. Röntgenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Arm (4) drehbar um eine vierte Drehachse (A4) die Hand (5) angebracht ist.
  7. Röntgenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hand (5) ein um die Rotationsachse (A6) drehbares Befestigungselement (6) aufweist, welches seinerseits um eine fünfte Drehachse (A5) drehbar ist.
  8. Röntgenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Ausführung einer Drehbewegung um die Drehachsen (A1, A2, A3, A4, A5) und/oder die Rotationsachse (A6) jeweils ein mit einer programmierbaren Steuerung steuerbarer Elektromotor vorgesehen ist.
  9. Röntgenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (7) mittels des Roboters um einen Winkel von mehr als 280° um die Rotationsachse (A6) rotierbar ist.
  10. Röntgenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Programm zur Erzeugung einer Spiralbewegung des Trägers (7) vorgesehen ist.
  11. Röntgenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zumindest abschnittsweise unterstützungsfreier Tisch zur Aufnahme eines Patienten vorgesehen ist.
  12. Röntgenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Einrichtung zur Steuerung der Rotationsbewegung des Trägers (7) in Abhängigkeit eines am Patienten gemessenen Signals vorgesehen ist.
  13. Röntgenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (7) eine Einrichtung (8a, 8b, 11) zur Einstellung eines Abstands (A) zwischen der Röntgenquelle (10) und dem Röntgendetektor (9) aufweist.
  14. Röntgenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (8a, 8b, 11) zur Einstellung des Abstands (A) zumindest eine elektrisch betreibbare Antriebsvorrichtung umfasst.
  15. Röntgenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Träger (7) lösbar am Befestigungselement (6) angekuppelt ist.
  16. Verwendung eines sechs Drehachsen aufweisenden Roboters als Bestandteil einer Röntgenvorrichtung, wobei an einem um eine Rotationsachse (A6) rotierbaren Befestigungselment (6) der Hand (5) des Roboters ein Träger (7) angebracht ist, an dem in gegenüberliegender und auf die Rotationsachse (A6) gerichteter Anordnung eine Röntgenquelle (10) und ein Röntgendetektor (9) angebracht sind.
  17. Verwendung nach Anspruch 17, wobei der Roboter bei abgekuppeltem Träger (7) zur Aufnahme und zum Umsetzen einer Patientenliege verwendet wird.
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