DE102006011234A1

DE102006011234A1 - Röntgenaufnahmevorrichtung mit einem Röntgendetektor und einem Röntgenstrahler

Info

Publication number: DE102006011234A1
Application number: DE102006011234A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr. Graumann; Erwin Lutz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-09-13
Also published as: US20070211863A1; US7597473B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Röntgenaufnahmevorrichtung (10) mit einem Röntgendetektor (32) und einem Röntgenstrahler (31), die an einer bewegbaren Trageeinrichtung (20) zueinander ausgerichtet angeordnet sind, wobei die Trageeinrichtung (20) sich über Haltemittel (40) auf einer Stativeinheit (50) abstützt und längs einer horizontalen Translationsachse (A3) und/oder vertikalen Translationsachse (A1) verschiebbar angeordnet ist. Indem die Haltemittel (40) genau einen ersten, um eine erste vertikale Rotationsachse (A1) drehbar an der Stativeinheit (50) gelagerten Schwenkarm (41) und genau einen zweiten, um eine zweite vertikale Rotationsachse (A2) drehbar am ersten Schwenkarm (41) gelagerten Schwenkarm (42) aufweisen, wird eine Röntgenaufnahmevorrichtung bereitgestellt, bei der eine Änderung des Aufnahmebereichs mit verringertem Aufwand vorgenommen werden kann und welche platzsparend und sicher ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenaufnahmevorrichtung mit einem Röntgendetektor und einem Röntgenstrahler, die an einer bewegbaren Trageeinrichtung zueinander ausgerichtet angeordnet sind, wobei die Trageeinrichtung sich über Haltemittel auf einer Stativeinheit abstützt und längs einer horizontalen Translationsachse und/oder vertikalen Translationsachse verschiebbar angeordnet ist.

Röntgenvorrichtungen bzw. Röntgenaufnahmevorrichtungen bilden trotz fortschreitender Entwicklung und neuer Möglichkeiten im Bereich strahlungsfreier medizinischer Diagnostik eine wesentliche Stütze der Medizintechnik. Röntgenaufnahmevorrichtungen sind dabei in einer großen Anzahl an medizinischen Einsatzgebieten anzutreffen. Die Einsatzgebiete reichen von der Röntgendiagnostik, beispielsweise die Aufklärung von Knochenfrakturen, Tumoren, Zysten, Verkalkungen, Lufteinschlüssen oder auch Vorsorgeuntersuchungen, bis zu fluoroskopischen Untersuchungen, etwa bei Angiographien, Überwachung von medizinischen Interventionen oder Lokalisierung medizinsicher Instrumente usw. Bei Röntgenaufnahmevorrichtungen der eingangs genannten Art handelt es sich häufig um C-Bogen-Röntgenvorrichtungen, welche sich zunehmend aufgrund ihrer Vorteile im medizinischen Betrieb etablieren.

Die Vorteile von C-Bogen-Röntgenvorrichtungen umfassen die Möglichkeit räumliche Darstellungen eines Objekts bzw. eines Patienten bei gleichzeitig guter Zugänglichkeit zu diesem zu ermitteln, was insbesondere bei Interventionen von Bedeutung ist. Des Weiteren besteht die Möglichkeit C-Bogen-Röntgenvorrichtungen in einer mobilen Ausführungsform zu realisieren, was die Einsatzmöglichkeiten erhöht – etwa für den Einsatz an bettlägrigen Patienten – und Kosten reduziert. Um eine räumliche Darstellung bspw. eines Patienten, eines Pati entenabschnitts oder eines Organs zu ermitteln, wird in der Regel der C-Bogen längs seines Umfangs mittels eines Antriebs um den Patienten motorisch gedreht. Während der Drehung wird eine Serie von zweidimensionalen, isozentrischen Projektionen mittels Röntgenstrahlung aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen aufgenommen, wobei der durch die Orbitalbewegung überstrichene Winkelbereich ca. 200 Grad oder mehr beträgt. Anschließend wird durch ein Rekonstruktionsverfahren eine räumliche Darstellung des untersuchten Körperteils aus den zweidimensionalen Projektionen ermittelt.

Alternativ existieren auch mit einem C-Bogen ausgestattete Röntgenaufnahmevorrichtungen, welche eine räumliche Darstellung eines Patientenabschnitts durch eine Drehung des Röntgenstrahlers und des Röntgendetektors um eine in der C-Bogen-Ebene verlaufende Angulationsachse gewinnen. Derartige Röntgenaufnahmevorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass nur Randgebiete des Patientenkörpers bzw. die Extremitäten des Patienten untersucht werden können.

Aus der Offenlegungsschrift DE 197 46 092 A1 ist eine Röntgenaufnahmevorrichtung mit einer Röntgenstrahlenquelle und einem Röntgenstrahlenempfänger bekannt, welche zur Aufnahme aufeinanderfolgender 2D-Projektionen eines Objekts aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen relativ zu dem Objekt verstellbar sind, und mit Mitteln zur Erzeugung eines 3D-Bilddatensatzes aus den aufgenommenen 2D-Projektionen. Die offenbarte Röntgenaufnahmevorrichtung hat jedoch den Nachteil, dass geringe Änderungen in der Anordnungskonfiguration Objekt – Röntgenaufnahmevorrichtung nur mit erhöhtem Aufwand realisierbar sind.

Aus der Offenlegungsschrift DE 198 27 022 A1 ist ein medizinisches Gerät bekannt, aufweisend eine mit einer Halterung verbundene Gerätekomponente, welche Halterung relativ zueinander motorisch bewegliche Elemente umfasst, und eine Steuer- und Recheneinheit, welche die motorischen Relativbewegungen der Elemente steuert, wobei der Steuer- und Recheneinheit Mittel zugeordnet sind, welche die Festlegung von Raumlinien mit unterschiedlichen Raumrichtungen gestatten, entlang denen die Gerätekomponente zumindest indirekt mittels der Halterung motorisch bewegbar ist. Das offenbarte medizinische Gerät weist jedoch den Nachteil auf, dass es nicht als kompakte, gegebenenfalls mobile Röntgenaufnahmevorrichtung nutzbar ist. Zudem treten bei der in der Offenlegungsschrift genannten Röntgenaufnahmevorrichtung hohe mechanische Belastungen für die Lager der Stativeinheit auf, um die für eine derartige C-Bogen-Halterung geforderte Kippsicherheit, gemäß den Sicherheitsrichtlinien in der Medizintechnik, zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenaufnahmevorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei welcher eine Änderung des Aufnahmebereichs mit verringertem Aufwand vorgenommen werden kann. Außerdem ist es eine Aufgabe der Erfindung die Röntgenaufnahmevorrichtung möglichst platzsparend und sicher auszubilden.

Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Röntgenaufnahmevorrichtung dadurch gelöst, dass die Haltemittel genau einen ersten, um eine erste vertikale Rotationsachse drehbar an der Stativeinheit gelagerten Schwenkarm und genau einen zweiten, um eine zweite vertikale Rotationsachse drehbar am ersten Schwenkarm gelagerten Schwenkarm aufweisen. Damit kann die Trageeinrichtung in einem Bereich von mehreren Dezimetern bewegt werden, ohne dabei die Stativeinheit bewegen zu müssen. Dies erlaubt eine schnelle und einfach Veränderung der Position des Röntgenstrahlers und des Röntgendetektors und damit einen schnelle und einfache Änderung des Aufnahmebereichs. Der Aufnahmebereich der Röntgenaufnahmevorrichtung ist genau der Bereich, welcher von der vom Röntgenstrahler ausgehenden Röntgenstrahlung durchdrungen wird. Der Aufnahmebereich ist in der Regel einstellbar.

Mit der erfindungsgemäßen Röntgenaufnahmevorrichtung sind alle Bewegungen der Trageeinrichtung durchführbar, welche auch aus dem Stand der Technik bekannt sind. Die verwendeten Hal temittel sind jedoch im Gegensatz zum Stand der Technik technisch relativ einfach und kompakt ausgebildet. Zudem ist durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Haltemittel eine stabile Statik der Röntgenaufnahmevorrichtung ohne zusätzliche Stützung bzw. Befestigung der Röntgenaufnahmevorrichtung an Fremdobjekten möglich. Damit sind auch die Sicherheitsanforderungen an die Röntgenaufnahmevorrichtung bspw. hinsichtlich der Kippsicherheit kostengünstig erfüllbar, und trotzdem bspw. eine Parallelverschiebung der Trageeinrichtung der Röntgenaufnahmevorrichtung ermöglicht. Dadurch können die Arbeitsbedingungen des medizinischen Personals kostengünstig verbessert werden. Weiter sind durch derartige Haltemittel räumliche Darstellungen eines Untersuchungsobjekts mit neuen Projektionsgeometrien ermittelbar – etwa für die Tomosynthese.

Die Trageeinrichtung kann eine oder mehrere Komponenten umfassen. Beispielsweise setzt sich die Trageeinrichtung aus einer mechanischen Verbindung zwischen Röntgenstrahler und Röntgendetektor und einer daran angebrachten Führungseinrichtung zusammen, welche bspw. auch eine Antriebseinrichtung aufweisen kann. Die Führungseinrichtung kann bspw. mit einem Ende des zweiten Schwenkarms der Haltemittel verbunden sein, um sich über diese auf die Stativeinheit abzustützen.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung weist die Röntgenaufnahmevorrichtung einen Vorrichtungsschwerpunkt auf, wobei die erste vertikale Rotationsachse und die zweite vertikale Rotationsachse in einem Abstand zu dem Vorrichtungsschwerpunkt verlaufen, wobei der Abstand in jeder Rotationsstellung der Schwenkarme so gering ist, dass die Röntgenaufnahmevorrichtung wenigstens um eine horizontale Achse kippsicher ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Röntgenaufnahmevorrichtung dabei nicht an einem Fremdobjekt befestigt, welches allgemein als Objekt angesehen wird, welches nicht der Röntgenaufnahmevorrichtung zugeordnet ist. Ein übliches Fremdobjekt ist bspw. der Boden, auf welchem die Röntgenaufnahmevorrichtung platziert ist. Häufig wird die Rönt genaufnahmevorrichtung durch eine Verankerung im Boden befestigt, um ein Kippen der Röntgenaufnahmevorrichtung auszuschließen oder auch erst dadurch eine Inbetriebnahme aufgrund der statischen Gegebenheiten der Röntgenaufnahmevorrichtung erfolgen kann. Dies ist bei der oben beschriebenen Anordnung der vertikalen Rotationsachsen nicht erforderlich. Die Kippsicherheit soll wenigstens für eine horizontale Achse gegeben sein. Üblicherweise sind die Kippachsen die Verbindungsachsen der mit dem Boden in Verbindung stehenden Kontaktkomponenten der Röntgenaufnahmevorrichtung, z.B. Standfüße, Rollelemente, oder gegebenenfalls die Bodenkante der Stativeinheit, sofern die Stativeinheit mit ihrer Grundfläche den Boden berührt. Der Abstand der vertikalen Rotationsachse vom Vorrichtungsschwerpunkt ist dabei derart bemessen, dass ein Kippen der Röntgenaufnahmevorrichtung im Rahmen üblicher Sicherheitsrichtlinien ausgeschlossen werden kann. Insbesondere kann der Abstand der vertikalen Rotationsachsen zu dem Vorrichtungsschwerpunkt derart gewählt werden, dass eine Kippsicherheit für eine gegebenenfalls nicht an einem Fremdobjekte gehalterte Röntgenaufnahmevorrichtung um mehrere, z.B. um eine zweite und eine dritte, horizontale Achsen gegeben ist, um etwa auch ein Kippen zur Seite, nach vorne, etc. zu vermeiden.

Die Möglichkeit die Schwenkarme frei oder nahezu frei um die vertikalen Achsen zu bewegen und dabei stets die Kippsicherheit der Röntgenaufnahmevorrichtung zu gewährleisten, erweitert die Möglichkeiten der Untersuchung des medizinischen Personals Untersuchungen an einem Untersuchungsobjekt. Der Maximalabstand, den wenigstens eine der vertikalen Rotationsachsen vom Vorrichtungsschwerpunkt aufweisen kann, ist unter anderem von der Gewichtsverteilung der Röntgenaufnahmevorrichtung abhängig. In der Regel kann bei Erhöhung des Gewichts der Stativeinheit auch der Maximalabstand der ersten und zweiten Rotationsachse vom Vorrichtungsschwerpunkt vergrößert werden. In einem Spezialfall verlaufen die erste und die zweite vertikale Rotationsachse stets, d.h. bei jeder Rotationsstellung der Schwenkarme, durch die Stativeinheit.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der erste Schwenkarm und/oder der zweite Schwenkarm eine bestimmte horizontale Translationsachse definierende Verschiebeeinrichtung auf. Eine derartige Verschiebeeinrichtung kann bspw. als eine in den ersten und/oder zweiten Schwenkarm integrierte Teleskopeinheit ausgebildet sein. Dadurch lässt sich der horizontale Abstand der Trageeinrichtung von den vertikalen Rotationsachsen der Schwenkarme einstellen und auf die Erfordernisse der Untersuchung anpassen. Durch eine Verschiebeeinrichtung wird es etwa durch Überlagerung von Drehungen der Schwenkarme um ihre vertikalen Achsen und einer Verschiebung in Richtung der durch die Verschiebeeinrichtung bestimmten horizontalen Translationsachse ermöglicht, eine lineare Verschiebung der Trageeinrichtung horizontal, senkrecht zur durch die Verschiebeeinrichtung bestimmten Translationsachse durchzuführen. D.h. die Trageeinrichtung kann parallel verschoben werden bzw. eine parallel verschiebende Translation ausführen. Durch die erfindungsgemäßen Haltemittel kann eine Verschiebung und gegebenenfalls Drehung der Trageeinrichtung in verschiedene horizontale Richtungen erreicht werden, wobei der Platzbedarf zur Ermöglichung dieser Bewegungen so gering wie möglich gehalten wird. Die kompakte Ausführung der Haltemittel und die Möglichkeit zur Durchführung der beschriebenen Bewegungen der Trageeinrichtung erhöhen die Flexibilität, d.h. auch die Vielfalt an Einsatzmöglichkeiten der Röntgenaufnahmevorrichtung, insbesondere der Trageeinrichtung.

Besonders kostengünstig lässt sich diese Einsatzflexibilität erreichen, wenn genau ein erster und ein zweiter Schwenkarm – gemäß der Erfindung – vorgesehen sind. Insbesondere für verfahrbare Röntgenaufnahmevorrichtungen ist dies vorteilhaft, da aufgrund der Stabilität der Röntgenaufnahmevorrichtung ein zu großer Abstand der Trageeinrichtung von der Stativeinheit zu vermeiden ist, da ein erhöhtes Drehmoment erzeugt wird, welches die Röntgenaufnahmevorrichtung leicht Kippen lässt, sofern keine zusätzlichen Stützmittel vorgesehen sind. Zudem erweist es sich als vorteilhaft, dass alle Schwenkarme horizontal angeordnet sind, um eine horizontale 360 Grad- Drehbarkeit der Schwenkarme um jede vertikale Rotationsachse zu ermöglichen, und damit die Flexibilität der Röntgenaufnahmevorrichtung weiter zu erhöhen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Hubeinrichtung zur Anhebung und Absenkung der Trageeinrichtung vorgesehen. Die Hubeinrichtung kann bspw. an den Haltemitteln, der Stativeinheit oder auch an der Trageeinrichtung angeordnet sein. Die Hubeinrichtung ermöglicht manuell oder motorisch eine vertikale Bewegung der Trageeinrichtung. Die Hubeinrichtung kann bspw. als Zahnstange ausgebildet sein, welche von einer mittels einer Steuereinrichtung gesteuerten Antriebseinrichtung bewegbar ist. Dadurch kann die vertikale Positionskomponente der Trageeinrichtung auf die jeweils vorliegenden Randbedingungen der Untersuchung angepasst werden, welche z.B. unterschiedliche Höhen von Patientenlagerungseinrichtungen oder unterschiedliche Ausführungen hinsichtlich des Stützkonzepts der Patientenlagerungseinrichtungen umfassen können.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Stativeinheit auf Rollelementen gelagert. Durch die Lagerung der Stativeinheit auf Rollelementen kann die Röntgenaufnahmevorrichtung verfahrbar ausgebildet werden. Die Rollelemente können dabei bspw. als zylindrische Rollen, Zylinder, Kugeln, usw. ausgebildet sein. Insbesondere für verfahrbare Röntgenaufnahmevorrichtungen sind kompakte und die Kippsicherheit nicht negativ beeinflussende Haltemittel von Bedeutung. Die Möglichkeit die Trageeinrichtung bei verfahrbaren Röntgenaufnahmevorrichtungen in gewissen Raumbereichen horizontal und/oder vertikal zu verschieben, ohne die auf Rollen gelagerte Stativeinheit verfahren zu müssen, bringt erhebliche Vorteile bei der Untersuchung von stationären Untersuchungsobjekten – etwa bettlägrigen Patienten – im klinischen Alltag.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind Mittel zum Ausgleichen einer durch eine Bewegung der Trageeinrichtung bedingten Verlagerung des Vorrichtungsschwerpunkts vorgesehen. Derartige Mittel können bspw. als Ausleger oder Stützmittel ausgebildet sein. Wird die Trageeinrichtung mittels der erfindungsgemäßen Haltemittel bewegt, so kommt es in der Regel zu einer Verlagerung des Vorrichtungsschwerpunkts der Röntgenaufnahmevorrichtung. Die Verlagerung des Vorrichtungsschwerpunkts kann zu einer Verringerung der Stabilität der Röntgenaufnahmevorrichtung führen und damit auch zum Kippen, insbesondere seitliches Kippen, der gesamten Röntgenaufnahmevorrichtung. Um einen ausreichenden Bewegungsfreiraum der Trageeinrichtung, insbesondere eine ausreichende Reichweite für die Parallelverschiebung, zu ermöglichen und gleichzeitig das Auftreten von Instabilitäten der Standfestigkeit der Röntgenaufnahmevorrichtung, welche durch eine Veränderung der Position und/oder Lage der Trageeinrichtung auftreten können, zu vermeiden, werden Mittel zum Ausgleichen der Schwerpunktsverlagerung vorgesehen. Beispielsweise können motorisch angetriebene und von einer Steuereinrichtung gesteuerte massereiche Ausleger vorgesehen sein, welche abhängig von der Position und/oder Lage der Trageeinrichtung die Gewichtsverteilung der Röntgenaufnahmevorrichtung derart ändern, dass der Vorrichtungsschwerpunkt unverändert bleibt. Der Ausgleich der Veränderung der Lage des Vorrichtungsschwerpunkts findet vorzugsweise gleichzeitig mit der Bewegung der Trageeinrichtung statt, so dass die Stabilität bzw. Standfestigkeit der Röntgenaufnahmevorrichtung für jede Position und/oder gegebenenfalls Lage der Trageeinrichtung gegeben ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist ein Sensor zur Detektion einer Position und/oder Lage der Trageeinrichtung vorgesehen. Die mittels des wenigstens einen Sensors erfasste Position und/oder Lage der Trageeinrichtung werden der Steuereinrichtung zugeführt, welche auf Grundlage der zugeführten Position und/oder Lage der Trageeinrichtung die Ausgleichsmittel derart steuert, dass die Lage des Vorrichtungsschwerpunkts im Wesentlichen unverändert bleibt. Damit kann während der Bewegung der Trageeinrichtung bereits die Stabilität der Röntgenaufnahmevorrichtung ermöglicht werden. Der Sensor bzw. ein Sensorsystem kann bspw. als optisches oder elektromagnetisch ausgebildetes Positionserfassungssystem ausgebildet sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Trageeinrichtung einen eine C-Bogen-Ebene definierenden C-Bogen auf. Der Röntgenstrahler und der Röntgendetektor sind dabei in der Regel gegenüberliegend, aufeinander ausgerichtet am C-Bogen angeordnet. Die C-Bogen-Röntgenvorrichtung kann zur Ermittlung räumlicher Darstellungen eines Untersuchungsobjekts geeignet sein – 3D-fähige C-Bogen-Röntgenvorrichtung – oder auch als technisch einfachere 2D-fähige C-Bogen-Röntgenvorrichtung ausgebildet sein. C-Bogen-Röntgenvorrichtungen sind ein häufig eingesetztes medizinisches Gerät, insbesondere im klinischen Alltag. Durch die Ermöglichung von Parallelverschiebungen und isozentrischen Drehungen des C-Bogens mittels der erfindungsgemäßen Haltemittel, welche kompakt und technisch einfach ausgebildet sind, wird die Manövrierung des C-Bogens zum vorgesehenen Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjekts bedeutend erleichtert, insbesondere dann, wenn der Untersuchungsbereich in seiner Größe die Abmessungen des das Untersuchungsobjekt durchdringenden Röntgenstrahls – des Aufnahmebereichs – überschreitet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinrichtung derart eingerichtet, dass der C-Bogen um eine senkrecht zur C-Bogen-Ebene stehenden Rotationsachse drehbar ist. Damit kann der C-Bogen längs seines Umfangs um eine Orbitalachse gedreht werden, was eine Ermittlung einer Vielzahl von zweidimensionalen Projektionen des Untersuchungsobjekts erlaubt, aus dem eine räumliche Darstellung des Untersuchungsbereichs ermittelt werden kann. Die Rotation um die Orbitalachse wird in der Regel durch eine Steuereinrichtung gesteuert und von einem Orbitalantrieb bewirkt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Steuereinrichtung derart eingerichtet, dass der C-Bogen um die erste vertikale Rotationsachse und/oder um die zweite vertikale Rotationsachse drehbar ist. Mittels der Steuereinrichtung können bspw. die Bewegungen des C-Bogens auf einen bestimmten Raumbereich beschränkt werden, um Instabilitäten der Röntgenaufnahmevorrichtung durch statisch unvorteilhafte Gewichtsverteilungen zu vermeiden. Die Bewegung des C-Bogens um eine oder beide vertikalen Rotationsachsen kann manuell oder motorisch bewirkt werden. Der C-Bogen kann gegebenenfalls ohne Beschränkung des Raumbereichs um 360 Grad um eine oder beide vertikalen Rotationsachsen rotiert werden, sofern die Kippsicherheit der Röntgenaufnahmevorrichtung stets gegeben ist. Ein Vorteil eines nur motorisch verstellbaren C-Bogens ist es, dass versehentliche Bewegungen bzw. Verstellungen der Position des C-Bogens um die vertikalen Rotationsachsen – etwa durch einen unvorhergesehenen Stoß – ausgeschlossen werden können.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuereinrichtung derart eingerichtet, dass der C-Bogen um eine horizontale, in der C-Bogen-Ebene verlaufende Rotationsachse drehbar ist. Dadurch kann der C-Bogen wenigstens eine Angulationsbewegung um das Untersuchungsobjekt ausführen, um Projektionsdatensätze des Untersuchungsobjekts zu erfassen. Die Angulationsdrehung kann sowohl manuell als auch motorisch erfolgen und kann für die Ermittlung räumlicher Darstellungen des Untersuchungsobjekts eingesetzt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuereinrichtung derart eingerichtet, dass der C-Bogen um eine vertikale, in der C-Bogen-Ebene verlaufende Rotationsachse drehbar ist. Eine derartige bspw. isozentrische Drehung um eine vertikale, durch die C-Bogen-Ebene verlaufende Achse ist mit den erfindungsgemäßen Haltemitteln möglich und erhöht die Einsatzflexibilität der erfindungsgemäßen Röntgenaufnahmevorrichtung weiter. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass eine derartige Bewegung mit kompakten und technisch ein fachen Mitteln realisierbar ist. Die Drehung um die vertikale Rotationsachse kann motorisch oder manuell erfolgen und ermöglicht auch Untersuchungen von Patienten in Sitzstellung.

Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise als eine zentrale Einheit der Röntgenaufnahmevorrichtung ausgebildet, die für alle durchzuführenden Bewegungen der Trageeinrichtung eingerichtet ist. Die Einrichtung erfolgt bspw. mittels speicherprogrammierbarer Verfahren, welche in der Steuereinrichtung hinterlegt werden und durch die Steuereinrichtung ausführbar sind. Die mit der Steuereinrichtung wirkverbundenen Antriebseinrichtungen, welche bspw. die Rotation der Trageeinrichtung um vertikale und horizontale Achsen, das Verschieben der Verschiebeeinrichtung und/oder der Hubeinrichtung, usw. bewirken, sind in der Regel an unterschiedlichen Positionen an der Röntgenaufnahmevorrichtung angeordnet, und für die jeweilige Funktion konzipiert und ausgelegt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Mittel zur Vermeidung einer Kollision der Trageeinrichtung mit einem Objekt vorgesehen. Ein Objekt kann etwa eine Komponenten der Röntgenaufnahmevorrichtung, eine Komponente eines medizinischen Arbeitsplatzes, Raumbegrenzungen oder auch das Untersuchungsobjekt sein. Die Mittel können bspw. als Sensoren zur Detektion von Annäherungen einer Röntgenvorrichtungskomponente an ein Objekt ausgebildet sein, welche mit der Steuereinrichtung wirkverbunden sind. Wird ein Mindestabstand unterschritten, so erfolgt ein Abbruch der Untersuchung. Eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung einer Kollision stellt die Durchführung einer Simulation der Untersuchung dar. Hierbei werden bspw. der Steuereinrichtung die Randbedingungen der Untersuchung zugeführt. Die virtuelle Durchführung einer Untersuchungsfahrt der Trageeinrichtung zeigt, ob eine Kollision bei realer Ausführung der Untersuchung auftreten würde. Auf Grundlage der Simulation können dann die Randbedingungen bzw. die Untersuchungsparameter, z.B. abzufahrende Untersuchungsbahn des Röntgenstrahlers und des Röntgendetektors, derart abgeändert werden, dass eine Kollision vermieden wird.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus einem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert wird, in deren
1 eine Seitenansicht einer verfahrbaren C-Bogen Röntgenvorrichtung,
2 eine Draufsicht einer verfahrbaren C-Bogen-Röntgenvorrichtung mit unterschiedlichen Positionen einer parallel verschobenen Trageeinrichtung,
3 eine Draufsicht einer verfahrbaren C-Bogen-Röntgenvorrichtung mit isozentrisch gedrehter Trageeinrichtung schematisch veranschaulicht sind.
1 zeigt eine verfahrbare C-Bogen-Röntgenvorrichtung 10 mit einer Trageeinrichtung 20, welche sich über Haltemittel 40 auf eine Stativeinheit 50 abstützt. Die Trageeinrichtung 20 weist einen eine C-Bogen Ebene aufspannenden C-Bogen 21 und eine Antriebseinrichtung 22 auf, welche gleichzeitig als Führungs- und Befestigungsmittel für den C-Bogen 21 ausgebildet ist. Mit der Antriebseinrichtung 22 kann eine Drehung des C-Bogens 21 längs seines Umfangs – eine orbitale Drehung – um eine in 2 gezeigte Orbitalachse A5 bewirkt werden, sowie eine Drehung um eine horizontale Angulationsachse A3. Zudem erlauben die Haltemittel 40 eine Drehung der Trageeinrichtung 20 um eine vertikale, in der C-Bogen-Ebene verlaufende Achse A4. Zur Erfassung von zweidimensionalen Projektionen eines in 1 nicht dargestellten Untersuchungsobjekts sind ein Röntgenstrahler 31 und ein Röntgendetektor 32 vorgesehen, welche gegenüberliegend aufeinander ausgerichtet am C-Bogen 21 angeordnet sind. Die relative Position und Lage des Röntgendetektors 22 und des Röntgenstrahlers 21 bleibt gegenüber dem C-Bogen 21 stets unverändert.
Die Stativeinheit 50 weist Rollelemente 51 auf, wodurch die Röntgenaufnahmevorrichtung 10 frei verfahren werden kann, und daher auch für Untersuchungen an stationären Untersuchungsobjekten geeignet ist. Die in 1 gezeigte Röntgenaufnahmevorrichtung 10 weist drei Rollen 51 auf, welche in Form eines Dreiecks auf der Stativunterseite angeordnet sind. Zur Erhöhung der Stabilität der verfahrbaren Röntgenaufnahmevorrichtung 10 weist die Stativeinheit 50 in Bodennähe eine Verlängerung – eine Stativzunge 53 – auf, welche sich bis unterhalb des C-Bogens 21 erstreckt und an der ein Rollelement 51 angeordnet ist. Die zwei weiteren Rollelemente 51 befinden sich unterhalb des von der Stativeinheit 50 umfassten Stativturms 52. Die Stativeinheit 50 weist zudem eine Steuereinrichtung 80 auf, in welcher die Verfahren zum Betrieb der Röntgenaufnahmevorrichtung 10 hinterlegt sind und die mit der Antriebseinrichtung 22 wirkverbunden ist. Die Stativeinheit 50 ist über die Haltemittel 40 mit der Trageeinrichtung 20 mechanisch verbunden. Die Haltemittel 40 weisen einen ersten Schwenkarm 41 und einen zweiten Schwenkarm 42 auf, welche um eine erste vertikale Rotationsachse A1 und eine zweite vertikale Rotationsachse A2 drehbar sind. Die Haltemittel 40 umfassen außerdem eine Hubeinrichtung 44 bzw. vertikale Verschiebeeinrichtung, mit welcher die Höhenposition der Schwenkarme 41 bzw. 42 verstellbar ist und damit auch die Höhenposition der Trageeinrichtung 20. Des Weiteren ist eine horizontale Verschiebeeinrichtung 43 vorgesehen mit der der Abstand der Trageeinrichtung 20 von der zweiten vertikalen Achse A2 längs des zweiten Schwenkarms 42 einstellbar ist. Alternativ kann die horizontale Verschiebeeinrichtung 43 an der Stativeinheit 50 z.B. in Form einer Schienenführung für die Hubeinrichtung 44 angeordnet sein, wodurch ein bewegliches Element am zweiten Schwenkarm 42 eingespart werden kann. Die vertikale Beabstandung des ersten Schwenkarms 41 zum zweiten Schwenkarm 42 wird mittels einer Lagereinrichtung 45 erreicht, welche gegebenenfalls die Einstellung des vertikalen Abstands vom ersten Schwenkarm 41 zum zweiten Schwenkarm 42 erlaubt. Des Weiteren ist ein Sensor 70 an der Stativeinheit 50 vorgesehen sowie ein Sensor 70 an der Trageeinrich tung 20, vorzugsweise am C-Bogen 21. Diese Sensoren 70 dienen zur Erfassung der Position und/oder gegebenenfalls Lage der Trageeinrichtung 20 bzw. des C-Bogens 21 relativ zur Stativeinheit 50.
Die Röntgenaufnahmevorrichtung 10 weist einen aus der Verteilung der Massen der Röntgenaufnahmevorrichtungskomponenten – etwa Stativeinheit 50, Trageeinrichtung 20 und Haltemittel 40 – resultierenden Vorrichtungsschwerpunkt S auf.
In 2 ist eine Draufsicht der in 1 dargestellten Röntgenaufnahmevorrichtung 10 mit unterschiedlichen Positionen der Trageinrichtung 20 bezüglich der Stativeinheit 50 gezeigt, wobei die Trageeinrichtung 20 parallel, längs der Vorderseite der Stativeinheit 50 verschoben wird. In der linken Darstellung der 2 ist die Trageeinrichtung 20 in einer Randposition bzw. randständigen Position gezeigt. Der erste Schwenkarm 41 und der zweite Schwenkarm 42 stehen in einem Winkel von 90 Grad zueinander, so dass die horizontale Angulationsachse A3 zur durch die Verschiebeeinrichtung 43 bestimmten Translationsachse parallel verläuft. Die durch den C-Bogen 21 aufgespannte Ebene verläuft im Wesentlichen parallel zur und in der Nähe der linksseitigen Begrenzung der Stativeinheit 50. Der Abstand der zweiten vertikalen Rotationsachse A2 von der Trageeinrichtung 20 ist mittels der Verschiebeeinrichtung 43 dabei derart eingestellt, dass die Trageeinrichtung 20 nahe der Stativeinheit 50 angeordnet ist, ohne diese zu berühren.
Befindet sich die Trageeinrichtung 20 in einer Randposition, so ist die seitliche Kippanfälligkeit bzw. die Standfestigkeit der Röntgenaufnahmevorrichtung 10 erhöht, da sich der Vorrichtungsschwerpunkt S der Röntgenaufnahmevorrichtung 10 aus seiner ursprünglichen Position wegverlagert hat. Zur Vermeidung der Verlagerung des Vorrichtungsschwerpunkts S aus seiner im Wesentlichen zentralen Position, welche die Standfestigkeit der Röntgenaufnahmevorrichtung 10 bereitstellt, sind daher Mittel 60 zum Ausgleichen der durch die Randposi tion der Trageeinrichtung 20 erzeugten Gewichtsverlagerung und damit Verlagerung des Vorrichtungsschwerpunkts vorgesehen. Die Gewichtsverlagerungsausgleichsmittel 60 können vollständig innerhalb der Stativeinheit 50 angeordnet sein, voll- ständig außerhalb oder je nach Betrag der auszugleichenden Gewichtsverlagerung teils innerhalb, teils außerhalb der Stativeinheit 50, wie im Ausführungsbeispiel realisiert. Es handelt sich bei den Gewichtsverlagerungsausgleichsmittel 60 um massereiche Mittel, welche derart angeordnet sind, dass diese ihre Position und/oder gegebenenfalls Lage in Abhängigkeit von der Position und/oder Lage der Trageeinrichtung 20 derart ändern können, dass die Position des Vorrichtungsschwerpunkts S der Röntgenaufnahmevorrichtung 10 für unterschiedliche Positionen und/oder Lagen der Trageeinrichtung 20 im Wesentlichen unverändert bleibt. In 2 ist sind die Gewichtsverlagerungsausgleichsmittel 60 als ausfahrbare linksseitige und rechtsseitige Ausleger ausgebildet, welche unabhängig voneinander ausgefahren werden können.
Befindet sich die Trageeinrichtung 20 nahe einer mittigen Position vor der Stativeinheit 50, so steht die Röntgenaufnahmevorrichtung 10 in der Regel stabil. Die Ausleger 60 sind bei dieser Position der Trageeinrichtung 20 eingefahren und nahe des Vorrichtungsschwerpunkts S angeordnet. Erfolgt eine Bewegung der Trageeinrichtung 20 in eine randständige Position, so erzeugt die Gewichtsverlagerung, welche durch die veränderte Position der Trageeinrichtung 20 verursacht wird und der ein Drehmoment um die jeweilige Radstandachse, d.h. die Verbindungsachse zwischen eine der beiden unterhalb des Stativturms 52 angeordneten Rollelemente 51 und dem Rollelement 51, welches an der Stativzunge 53 angeordnet ist. Die Ursache des Drehmoments ist in der Verlagerung des Vorrichtungsschwerpunkts S zu sehen, welche durch die Veränderung der Position und/oder Lage der Trageeinrichtung 20 bewirkt wird. Um dem Entstehen dieses Drehmoments entgegenzuwirken, werden jeweils auf der Gegenseite zur Position der Trageeinrichtung 20 befindliche Ausleger 60 ausgefahren, um eine Veränderung der Position des Vorrichtungsschwerpunkts S entgegenzuwirken.
Vorzugsweise erfolgt das Ausfahren der Ausleger 60 gleichzeitig mit der Veränderung der Position der Trageeinrichtung 20. So ist zu jedem Zeitpunkt eine stabile Lage der Röntgenaufnahmevorrichtung 10 gegeben, da die Position des Vorrichtungsschwerpunkts S im Wesentlichen stets unverändert bleibt.
Um eine parallele Verschiebung der Trageeinrichtung 20 zu ermöglichen, erfolgte eine Drehung des ersten Schwenkarms 41 um die erste vertikale Rotationsachse A1. Die Lage des zweiten Schwenkarms 42 bleibt gegenüber der Trageeinrichtung 20 unverändert und ändert somit seine Lage gegenüber dem ersten Schwenkarm 42. Bei der Parallelverschiebung soll der Abstand zwischen Trageeinrichtung 20 und Stativeinheit 50 konstant gehalten werden. Dies wird durch die Verschiebeeinrichtung 43 ermöglicht. Die Verschiebeeinrichtung 43 kompensiert durch eine Verlängerung oder Verkürzung z.B. des Verschiebearms die durch die Drehung des ersten Schwenkarms 41 um die erste vertikale Rotationsachse A1 erzeugte Bewegungskomponente parallel zur Angulationsachse A3. Damit kann eine Parallelverschiebung der Trageeinrichtung 20 mit beliebiger Drehrichtung um die erste vertikale Rotationsachse A1 ermöglicht werden, wodurch eine Untersuchung eines ausgedehnten Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts vereinfacht wird.
3 zeigt die aus 1 bekannte Röntgenaufnahmevorrichtung 10 in einer Draufsicht zweier unterschiedlicher Positionen der Trageeinrichtung 20. In der ersten Position befindet sich die Trageeinrichtung 20 mittig vor der Stativeinheit 50. In der zweiten Position befindet sich die Trageeinrichtung 20 in einer durch die Haltemittel 40 ermöglichten randständigen Position, wobei zusätzlich zur Einnahme der randständigen Position eine isozentrische Drehung der Trageeinrichtung 20 bzw. des C-Bogens 21 um eine vertikale, in der C-Bogen-Ebene verlaufende Rotationsachse A4 durchgeführt wurde. Der C-Bogen 21 ist dabei vorzugsweise symmetrisch um die vertikale Rotationsachse A4 angeordnet, d.h. der Schnittpunkt der Rotationsachse A4 mit dem C-Bogen 21 liegt in der C-Bogen-Mitte. Der mittels der isozentrischen Rotation überstreichbare Winkelbe reich ist unter anderem abhängig von der Länge der Schwenkarme 41 bzw. 42. Eine isozentrische Rotation der Trageeinrichtung 20 wird vorzugsweise durch die Steuereinrichtung 50 gesteuert ausgeführt. Dabei kann die Trageeinrichtung 20 von der linksseitigen randständigen Position in die rechtsseitige randständige Position überführt werden und dabei eine isozentrische Drehung ausführen. Die Fixierung des Isozentrums erfolgt wie in 2 über die Verschiebeeinrichtung 43. Anzumerken ist, dass die von der Verschiebeeinrichtung 43 bestimmte Translationsachse entlang der nun die Trageeinrichtung 20 horizontal verschiebbar ist, nicht mehr parallel zur Angulationsachse A3 liegen kann.

Claims

Röntgenaufnahmevorrichtung (10) mit einem Röntgendetektor (32) und einem Röntgenstrahler (31), die an einer bewegbaren Trageeinrichtung (20) zueinander ausgerichtet angeordnet sind, wobei die Trageeinrichtung (20) sich über Haltemittel (40) auf einer Stativeinheit (50) abstützt und längs einer horizontalen Translationsachse (A3) und/oder vertikalen Translationsachse (A1) verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel (40) genau einen ersten, um eine erste vertikale Rotationsachse (A1) drehbar an der Stativeinheit (50) gelagerten Schwenkarm (41) und genau einen zweiten, um eine zweite vertikale Rotationsachse (A2) drehbar am ersten Schwenkarm (41) gelagerten Schwenkarm (42) aufweisen.
Röntgenaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenaufnahmevorrichtung (10) einen Vorrichtungsschwerpunkt (S) aufweist, wobei die erste vertikale Rotationsachse (A1) und die zweite vertikale Rotationsachse (A2) in einem Abstand zu dem Vorrichtungsschwerpunkt (S) verlaufen, wobei der Abstand in jeder Rotationsstellung der Schwenkarme (41, 42) so gering ist, dass die Röntgenaufnahmevorrichtung (10) wenigstens um eine horizontale Achse kippsicher ausgebildet ist.
Röntgenaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schwenkarm (41) und/oder der zweite Schwenkarm (42) eine bestimmte horizontale Translationsachse (A3) definierende Verschiebeeinrichtung (43) aufweist.
Röntgenaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hubeinrichtung (44) zur Anhebung und Absenkung der Trageeinrichtung (20) vorgesehen ist.
Röntgenaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stativeinheit (50) auf Rollelementen (51) gelagert ist.
Röntgenaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (60) zum Ausgleichen einer durch eine Bewegung der Trageeinrichtung (20) bedingten Verlagerung des Vorrichtungsschwerpunkts (S) vorgesehen sind.
Röntgenaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (70) zur Detektion einer räumlichen Position und/oder einer räumlichen Lage der Trageeinrichtung (20) relativ zur Stativeinheit (50) vorgesehen ist.
Röntgenaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Steuereinrichtung (80) gesteuerte Antriebseinrichtungen (22) vorgesehen sind, mittels der die Trageeinrichtung (20) automatisch bewegbar ist.
Röntgenaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trageeinrichtung (20) einen eine C-Bogen-Ebene definierenden C-Bogen (21) aufweist.
Röntgenaufnahmevorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (80) derart eingerichtet ist, dass der C-Bogen (21) um eine senkrecht zur C-Bogen-Ebene stehenden Rotationsachse (A5) drehbar ist.
Röntgenaufnahmevorrichtung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (80) derart eingerichtet ist, dass der C-Bogen (21) um die erste vertikale Rotationsachse (A1) und/oder um die zweite vertikale Rotationsachse (A2) drehbar ist.
Röntgenaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (80) derart eingerichtet ist, dass der C-Bogen (21) um eine horizontale, in der C-Bogen-Ebene verlaufende Rotationsachse (A3) drehbar ist.
Röntgenaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (80) derart eingerichtet ist, dass der C-Bogen (21) um eine vertikale, in der C-Bogen-Ebene verlaufende Rotationsachse (A4) drehbar ist.
Röntgenaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13. dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Vermeidung einer Kollision der Trageeinrichtung (20) mit einem Objekt vorgesehen sind.