DE102006011236A1

DE102006011236A1 - Röntgenaufnahmevorrichtung mit einem Röntgendetektor und einem Röntgenstrahler

Info

Publication number: DE102006011236A1
Application number: DE200610011236
Authority: DE
Inventors: Michael Diez; Rainer Dr. Graumann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-09-13

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 und/oder vertikalen Translationsachse verschiebbar angeordnet ist. Indem die Haltemittel (40) wenigstens einen ersten, um eine horizontale Rotationsachse (A1) drehbar an der Stativeinheit (50) gelagerten Schwenkarm (41) 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 wenigstens einen ersten, um eine horizontale Rotationsachse drehbar an der Stativeinheit gelagerten Schwenkarm aufweisen. Damit kann durch Drehung des ersten Schwenkarms um die horizontale Rotationsachse die Trageeinrichtung in einem Bereich von bis zu mehreren Dezimetern bewegt werden, ohne dabei die Stativeinheit bewegen zu müssen. Dies erlaubt eine schnelle und einfache Veränderung der Position des Röntgenstrahlers und des Röntgendetektors und damit einen schnelle und einfache Änderung des Aufnahmebereichs, wobei unter dem Aufnahmebereich der Röntgenaufnahmevorrichtung genau der Bereich verstanden wird, welcher von der vom Röntgenstrahler ausgehenden Röntgenstrahlung durchdrungen wird. Der Öffnungswinkel der Röntgenstrahlung ist in der Regel einstellbar.

Die Bewegung der Trageeinrichtung in einem Bereich von bis zu mehreren Dezimetern wird erreicht, indem der erste im Wesentlichen vertikal stehende und um die horizontale Achse drehbar an der Stativeinheit gelagerte Schwenkarm um die horizontale Achse gedreht wird. Die an dem ersten Schwenkarm mittelbar oder unmittelbar gehalterte Trageeinrichtung wird samt dem ersten Schwenkarm bewegt. Es kann auch eine Mehrzahl von Schwenkarmen, welche jeweils um verschiedene horizontale Achsen drehbar sind, vorgesehen werden. Die Trageeinrichtung ist dabei vorzugsweise relativ zu dem ersten Schwenkarm drehbar um wenigstens eine horizontale Achse, z.B. der Angulationsachse, gelagert. Die Haltemittel können genau den ersten Schwenkarm umfassen, was eine geringe Anzahl an Komponenten erlaubt und damit einen Kostenvorteil sowie einen verringerten Platzbedarf der Haltemittel mit sich bringt.

Mit der erfindungsgemäßen Röntgenaufnahmevorrichtung sind alle Bewegungen der Trageeinrichtung durchführbar, welche auch aus dem Stand der Technik bekannt sind. Die verwendeten Haltemittel 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 durchführbar. 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 dem trageeinrichtungsseitigen Ende des ersten Schwenkarms der Haltemittel verbunden sein, um sich über diese auf die Stativeinheit abzustützen.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist ein zweiter, um eine im Wesentlichen vertikale Rotationsachse drehbar am ersten Schwenkarm gelagerter Schwenkarm vorgesehen. Durch einen zweiten Schwenkarm, welcher um eine vertikale Achse relativ zum ersten Schwenkarm drehbar ist, kann wenigstens ein weiterer Freiheitsgrad für die Bewegung der Trageeinrichtung hinzu gewonnen werden. Dies erlaubt zusätzlich zu einer möglichen Parallelverschiebung der Trageeinrichtung eine Drehung der Trageeinrichtung bspw. um die vertikale Achse des zweiten Schwenkarms. Um die Drehbarkeit des zweiten Schwenkarms um eine im Wesentlichen vertikale Achse zu ermöglichen, auch wenn der erste Schwenkarm stark geneigt ist, z.B. weil die Trageeinrichtung in einer randständigen Position positioniert ist, kann ein Gelenk zwischen dem ersten Schwenkarm und dem zweiten Schwenkarm vorgesehen werden. Dadurch kann die Rotationsachse des zweiten, in der Regel horizontal angeordneten Schwenkarms im Wesentlichen vertikal ausgerichtet werden, auch wenn der erste Schwenkarm seine Lage relativ zum zweiten Schwenkarm verändert. Ebenfalls kann eine horizontale Verschiebeeinrichtung, z.B. eine Teleskopeinheit für den zweiten Schwenkarm, vorgesehen werden, so dass der zweite Schwenkarm in seiner Länge einstellbar ist. Dadurch lassen sich bspw. auch isozentrische Drehungen der Trageeinrichtung ermöglichen. Mit einem derartig gelagerten ersten und zweiten Schwenkarm kann die Position und gegebenenfalls Lage der Trageeinrichtung vielseitig auf die Rahmenbedingungen der Untersuchung eingestellt werden. Durch die kompakte Ausbildung der Haltemittel kann die Kippsicherheit von Röntgenaufnahmevorrichtungen gewährleistet werden, ohne dass zusätzliche Maßnahmen zur Stützung und Halterung der Röntgenaufnahmevorrichtung an einem Fremdobjekt – bspw. Boden oder Wand – getroffen werden müssen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der erste Schwenkarm eine Verschiebeeinrichtung zur Änderung der Länge des ersten Schwenkarms auf. Eine derartige Verschiebeeinrichtung kann bspw. als eine in den ersten Schwenkarm integrierte Teleskopeinheit ausgebildet sein. Dadurch lässt sich der Abstand der Trageeinrichtung von der horizontalen Rotationsachse des ersten Schwenkarms einstellen und auf die Erfordernisse der Untersuchung anpassen. Durch eine Verschiebeeinrichtung wird etwa durch Überlagerung einer Drehung des ersten Schwenkarms um die horizontale Achse und einer Verschiebung der Verschiebeinrichtung entlang der Längsachse des ersten Schwenkarms eine lineare Positionsverschiebung mit konstanter Lage der Trageeinrichtung erzeugt – eine Parellelverschiebung. Um die räumliche Lage der Trageeinrichtung beizubehalten, kann zudem eine Angulationsdrehung der Trageeinrichtung durchgeführt werden. Insbesondere ist eine Angulationsdrehung der Trageeinrichtung bei Drehung des ersten Schwenkarms um die horizontale Rotationsachse dann zur Erzeugung einer Parallelverschiebung erforderlich, wenn keine Drehausgleichsmittel – wie etwa eine Gelenk – vorgesehen sind bzw, die Lage des ersten Schwenkarms relativ zum zweiten Schwenkarm stets konstant bleibt, d.h. diese bspw. starr miteinander verbunden sind.

Die Trageeinrichtung kann also mit Hilfe der Verschiebungseinrichtung und einer horizontalen Drehung des ersten Schwenkarms um die horizontale Rotationsachse parallel verschoben werden. 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 bzw. die Anzahl an Bewegungsmöglichkeiten der Komponenten der Röntgenaufnahmevorrichtung, insbesondere der Trageeinrichtung.

Besonders kostengünstig lässt sich eine hohe Einsatzflexibilität der Röntgenaufnahmevorrichtung erreichen, wenn genau ein erster Schwenkarm vorgesehen ist oder genau ein erster und genau ein zweiter Schwenkarm vorgesehen sind. Insbesondere für verfahrbare Röntgenaufnahmevorrichtungen ist dies vorteilhaft, da eine Veränderung des Aufnahmebereichs mit einer derartigen Ausführung der Haltemittel einfach erfolgen kann, die Haltemittel platzsparend ausgebildet sind und die Flexibilität der Röntgenaufnahmevorrichtung mit geringem Kostenaufwand erhöht werden kann. Zudem erweist es sich als vorteilhaft, dass, sofern ein zweiter Schwenkarm vorgesehen ist, der zweite Schwenkarme horizontal angeordnet ist, um eine horizontale 360 Grad-Drehbarkeit des Schwenkarms um die im Wesentlichen vertikale Rotationsachse zu ermöglichen, und damit die Flexibilität der Röntgenaufnahmevorrichtung weiter zu erhöhen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die horizontale Rotationsachse des ersten Schwenkarms eine Lagerposition an der Stativeinheit auf, welche in vertikaler Richtung und/oder horizontaler Richtung einstellbar ist. Die Lagerposition entspricht in der Regel dem Durchdringungspunkt der horizontalen Achse mit der Stativeinheit auf der lagereinrichtungsseitigen Seite der Stativeinheit. Die Stelleinrichtung kann bspw. als horizontale und/oder vertikale Zahnstange oder auch als Schienenführung ausgebildet sein. Dadurch kann die Lagereinrichtung der Rotationsachse in vertikaler und/oder horizontaler Richtung verschoben werden. In vertikaler Richtung kann beispielsweise die Höhe der Trageeinrichtung an eine Patientenlagerungseinrichtung angepasst werden. Durch Einstellung unterschiedlicher horizontaler Positionen der Lagereinrichtung kann der Raumbereich, in welchem die Trageeinrichtung mittels des ersten Schwenkarms bewegbar ist, erweitert werden. Die Einstellung der Lagerposition der horizontalen Achse kann manuell oder motorisch erfolgen. Zur Arretierung der Lagereinrichtung in der jeweiligen Lagerposition können Feststellmittel vorgesehen sein. Die Lagereinrichtung der horizontalen Achse kann vorteilhafterweise mittels einer von einer Steuereinrichtung gesteuerten Antriebseinrichtung bewegt werden. Die Lagereinrichtung kann dabei innerhalb und/oder außerhalb der Stativeinheit angeordnet werden. Dadurch kann die horizontale und auch die vertikale Positionskomponente der Trageeinrichtung auf die jeweils vorliegenden Randbedingungen der Untersuchung angepasst werden.

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 von der Röntgenaufnahmevorrichtung aufgewiesenen 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 die Position des Vorrichtungsschwerpunkts unverändert bleibt. Der Ausgleich der Veränderung der Position des Vorrichtungsschwerpunkts findet vorzugsweise gleichzeitig mit der Bewegung der Trageeinrichtung statt, so dass die Stabilität 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 Detektor 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 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 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. Des Weiteren kann die Angulationsbewegung zur Ermöglichung einer Parallelverschiebung der Trageeinrichtung beitragen.

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 einfachen 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 zur Längenänderung des ersten und/oder zweiten Schwenkarms und/oder die Veränderung der Lagerposition der horizontalen Rotationsachse, 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 an ein Objekt ausgebildet sein, welche mit der Steuereinrichtung wirkverbunden sind. Wird ein Mindestabstand unterschritten, so erfolgt ein Ab bruch 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 Röntgenaufnahmevorrichtung,
2 eine Frontansicht einer verfahrbaren Röntgenaufnahmevorrichtung mit mittiger und randständiger Position der Trageeinrichtung,
3 eine Draufsicht einer verfahrbaren Röntgenaufnahmevorrichtung mit einer Trageeinrichtung in einer randständig gedrehten und nicht gedrehten Position schematisch veranschaulicht wird.
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 A4 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, welche nicht in den Figuren dargestellt ist. 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 auf, welcher eine erste Schwenkarmkomponente 41' und eine zweite Schwenkarmkomponente 41'' umfasst. Der Schwenkarm 41 ist mittels einer Lagereinrichtung 44 auf der C-Bogen-seitigen Seite der Stativeinheit 50 gelagert und um eine horizontale Rotationsachse A1 drehbar. Die zweite Komponente 41'' ist relativ zur ersten Komponente 41' des ersten Schwenkarms 41 verschiebbar angeordnet, so dass durch Verschieben der zweiten Komponente 42'' gegen die erste Kompo nenten 41' eine Längenänderung des ersten Schwenkarms 41 erreicht werden kann. Die Längenänderung des ersten Schwenkarms 41 wird vorzugsweise durch die Steuereinrichtung 80 gesteuert und motorisch mittels einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung bewirkt. Am trageeinrichtungsseitigen Ende der zweiten Komponenten 41'' des ersten Schwenkarms 41 ist ein zweiter Schwenkarm 42 angeordnet.
Optional kann ein Gelenk 45 zwischen dem ersten Schwenkarm 41 und dem zweiten Schwenkarm 42 angeordnet werden, welches bestimmte Bewegungskomponenten des ersten Schwenkarms 41 relativ zum zweiten Schwenkarm 42 ausgleicht. Somit kann der zweite Schwenkarm 42 bspw. stets horizontal, in konstanter Lage gehalten werden – vergleiche auch 2.
Der zweite Schwenkarm 42 ist um eine im Wesentlichen vertikale Rotationsachse A2 drehbar und umfasst im Ausführungsbeispiel einer erste Schwenkarmkomponente 42' und eine relativ zur ersten Schwenkarmkomponente 42' entlang der Längsachse der ersten Schwenkarmkomponenten 42' verschiebbare zweite Schwenkarmkomponente 42''. Damit kann der Abstand der Trageeinrichtung 20 von der vertikalen Rotationsachse A2 verändert werden, indem eine Längenänderung des zweiten Schwenkarms 42 erfolgt.
Des Weiteren ist die Lagereinrichtung 44 auf einer in 1 nicht dargestellten horizontalen Schiene 54 (vgl. 2) beweglich angeordnet, welche wiederum auf zwei vertikalen Schienen 55 (vgl. 2) beweglich angeordnet ist. Dadurch kann die Position der Lagereinrichtung 44, also die Lagerposition, eingestellt werden, wodurch bspw. auch der Raumbereich, in welchem die Trageeinrichtung 20 bewegt werden kann, erweiterbar ist.
Des Weiteren ist wenigstens ein Sensor 70 an der Stativeinheit 50 vorgesehen sowie ein Sensor 70 an der Trageeinrichtung 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 erfassten Positionsdaten werden der Steuereinrichtung 80 zugeführt. Des weiteren umfasst die in 1 dargestellte Röntgenaufnahmevorrichtung 10 eine Ein- /Ausgabeeinheit 90 mit der zum einen die Bildwiedergabe der Untersuchungsergebnisse erfolgt, zum anderen eine Bedienung des C-Bogens 21 bzw. der Haltemittel 40 durch das medizinische Personal manuell erfolgen kann. Aufgrund der räumlichen Masseverteilung der Röntgenaufnahmeeinrichtung 10, wie etwa der Masse der Stativeinheit 50, Masse der Haltemittel 40, Masse der Trageeinrichtung mit Röntgenstrahler 31 und Röntgendetektor 32, ist ein Vorrichtungsschwerpunkt S gegeben, welcher seine Position in Abhängigkeit von einer Masseumverteilung der Röntgenaufnahmeeinrichtung 10 ändern kann, sofern keine Mittel vorgesehen sind, welche dies verhindern.
In 2 ist eine Frontansicht der verfahrbaren Röntgenaufnahmevorrichtung dargestellt, wobei eine mittige Position der Trageeinrichtung 20 und eine randständige Position der Trageeinrichtung 20 gezeigt sind. Es handelt sich dabei um dieselbe Trageeinrichtung 20. Durch die Drehung des ersten Schwenkarms 41 um die horizontale Rotationsachse A1 findet eine Drehung des zweiten Schwenkarms 42 sowie der Trageeinrichtung 20 um die horizontale Rotationsachse A1 statt. Um eine Parallelverschiebung des C-Bogens 21 zu ermöglichen, wird die vertikale Bewegungskomponenten der Drehbewegung der Trageeinrichtung 20 bzw. des zweiten Schwenkarms 42 durch den Teleskoparm 41'' kompensiert, indem dieser vorzugsweise gesteuert und motorisch ausgefahren oder eingezogen wird. Um eine Veränderung der Lage des C-Bogens 21 bzw. der Trageeinrichtung 20 durch die Drehung um die horizontale Rotationsachse A1 zu vermeiden, können mehrere Möglichkeiten umgesetzt werden. Zum einen kann die Trageeinrichtung 20 eine Angulationsbewegung um die Angulationsachse A3 ausführen, um einer Neigung des C-Bogens als Folgen der Drehung um die horizontale Achse A1 entgegenzuwirken. Die Angulationsbewegung findet vorzugsweise durch die Steuereinrichtung 80 gesteuert und gleichzeitig zur Drehung der Trageeinrichtung um die horizontale Rotationsachse A1 statt. Zum anderen kann ein vorteilhafterweise mit der Steuereinrichtung 80 steuerbares und mit einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung antreibbares Drehbewegungsausgleichsmittel 45 zwischen erstem Schwenkarm 41 und zweitem Schwenkarm 42 angeordnet werden. Das Drehbewegungsausgleichsmittel 45 kann bspw. als Gelenk ausgebildet sein.
Zur Erzeugung einer oft gewünschten Parallelverschiebung des C-Bogens 21 zur Änderung des Aufnahmebereichs wird eine Drehung der Trageeinrichtung 20 um die horizontale Rotationsachse A1 mit einer Längenänderung des ersten Schwenkarms kombiniert, wobei das am trageeinrichtungsseitigen Ende des ersten Schwenkarms 41 angeordnete Gelenk 45 derart gedreht wird, dass der zweite Schwenkarm 42 stets horizontal liegt. Abhängig von der Startposition der Trageeinrichtung 20 wird zur Erzeugung einer Parallelverschiebung der Schwenkarm 41 durch den Teleskoparm 41'' verkürzt bzw. verlängert. Die geringste Länge weist der erste Schwenkarm 41 während einer Parallelverschiebung in der vertikalen Lage des ersten Schwenkarms 41 auf, was in der Regel einer Mittenposition der Trageeinrichtung relativ zur Stativeinheit 50 entspricht. Die größte Länge weist der erste Schwenkarm 41 während einer Parallelverschiebung in den randständigen Positionen der Trageeinrichtung 20 auf. Die Länge des zweiten Schwenkarms 42 kann unabhängig von der Länge des ersten Schwenkarms 41 eingestellt werden.
In jeder Position der Trageeinrichtung 20 können Drehungen um die Orbitalachse A4 und/oder um die Angulationsachse A3 ausgeführt werden, um eine Vielzahl an Projektionsdatensätzen zur Ermittlung einer räumlichen Darstellung eines Untersuchungsobjekts zu erhalten.
Um eine größere Reichweite des C-Bogens 21 bei einer Parallelverschiebung zu erreichen, kann zusätzlich die Lagereinrichtung 44, an welcher der erste Schwenkarm 41 gelagert ist, längs der horizontalen Führungsschiene 54 verfahren werden. Die Bewegung der Lagereinrichtung 44 samt des ersten Schwenk arms 41 und der daran mittelbar oder unmittelbar gelagerten Trageeinrichtung 20 längs der horizontalen Führungsschiene 54 kann motorisch oder manuell erfolgen. Des Weiteren können zur Festlegung der Lagerposition der Lagereinrichtung 44 nicht in den Figuren dargestellte Feststellmittel vorgesehen werden, um eine Parallelverschiebung des C-Bogens bei einer festen Lagerposition der Lagereinrichtung 44 zu ermöglichen. Es ist jedoch darauf zu achten, dass trotz der Verstellung der Lagerposition der Lagereinrichtung 44 und der Parallelverschiebbarkeit der Trageeinrichtung 20 die Kippsicherheit der Röntgenaufnahmevorrichtung 10 gegeben ist.
3 zeigt eine Draufsicht auf eine verfahrbare Röntgenaufnahmevorrichtung 10, wobei zwei unterschiedliche Lagen einer Trageeinrichtung 20 in randständiger Position dargestellt sind. Es handelt sich dabei um dieselbe Trageeinrichtung 20. Befindet sich die Trageinrichtung 20 in einer ersten randständigen Position, welche der aus 2 bekannten Lage des C-Bogens 21 entspricht, so können sich je nach Masse der Stativeinheit 50 Schwierigkeiten hinsichtlich der Kippsicherheit der Röntgenaufnahmevorrichtung 10 ergeben. Um derartige Schwierigkeiten bspw. in Form einer die gesamte Röntgenaufnahmevorrichtung 10 destabilisierenden Position der Trageeinrichtung 20 zum umgehen, ohne dabei auf die Möglichkeit zu verzichten, die Trageeinrichtung 20 in der obigen Art und Weise zu bewegen, sind Mittel 60 zum Ausgleich der durch die Veränderung der Position der Trageeinrichtung 20 veränderten Lage des Vorrichtungsschwerpunkts S (vgl. 1) vorgesehen, so dass die Lage des Vorrichtungsschwerpunkts S (vgl. 1) im Wesentlichen unverändert bleibt. Die Gewichtsverlagerungsausgleichsmittel 60 können als Ausleger ausgebildet sein, welche nur innerhalb der Stativeinheit 50, nur außerhalb der Stativeinheit 50 oder teilweise innerhalb und außerhalb der Stativeinheit 50 angeordnet sind, wie in 3 gezeigt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gewichtsverlagerungsausgleichsmittel 60 vollständig innerhalb der Stativeinheit 50 untergebracht sind, da diese in keiner eine Gewichtsverlagerung der Trageeinrichtung 20 ausgleichenden Position und/oder Lage außerhalb des Stativs angeordnet sind und damit nicht störend auf die Untersuchung des Untersuchungsobjekts einwirken können.
Die Gewichtsverlagerungsausgleichsmittel 60 sind im Allgemeinen derart angeordnet, dass diese bei einer Veränderung der Position und/oder Lage der Trageeinrichtung 20 ihre Position und/oder Lage derart ändern können, dass der Vorrichtungsschwerpunkt S der Röntgenaufnahmevorrichtung 10 im Wesentlichen unverändert bleibt. Die Gewichtsverlagerungsausgleichsmittel 60 sind in der Regel massereiche Körper, welche etwa über Drehachsen, Translationseinrichtungen, usw. räumlich bewegbar sind, um eine Umverteilung von Masse zu erreichen, welche die Masseumverteilung, welche durch eine Änderung der Position und/oder Lage der Trageeinrichtung 20 bewirkt wird, derart zu kompensieren, dass die Position des Vorrichtungsschwerpunkts S im Wesentlichen unverändert bleibt.
Vorzugsweise findet die Bewegung der Trageeinrichtung 20 und der Ausgleich der Bewegung der Trageeinrichtung 20 durch die Gewichtsverlagerungsausgleichsmittel 60 zeitgleich statt. Um dies zu ermöglichen wird die Position und/oder Lage der Trageeinrichtung 20 durch die in 1 dargestellten Sensoren 70 erfasst und der Steuereinrichtung 80 zugeführt. Auf Grundlage der zugeführten Positions- und/oder Lagedaten steuert die Steuereinrichtung 80 die Gewichtverlagerungsausgleichsmittel 60 zeitgleich mit der Bewegung der Trageeinrichtung 20 derart, dass die Position des Vorrichtungsschwerpunkts S (vgl. 1) im Wesentlichen unverändert bleibt. Dadurch kann in jeder Position der Trageeinrichtung 20 bzw. zu jedem Zeitpunkt der Untersuchung ein stabiler Stand der Röntgenaufnahmevorrichtung 10 erreicht werden.

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 und/oder vertikalen Translationsachse verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel (40) wenigstens einen ersten, um eine horizontale Rotationsachse (A1) drehbar an der Stativeinheit (50) gelagerten Schwenkarm (41) aufweisen.
Röntgenaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter, um eine im Wesentlichen vertikale Rotationsachse (A2) drehbar am ersten Schwenkarm (41) gelagerter Schwenkarm (42) vorgesehen ist.
Röntgenaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schwenkarm (41) eine Verschiebeeinrichtung (41'') zur Änderung des Abstands der horizontalen Rotationsachse (A1) von der Trageeinrichtung (20) aufweist.
Röntgenaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontale Rotationsachse (A1) des ersten Schwenkarms (41) eine Lagerposition an der Stativeinheit (50) aufweist, welche in vertikaler Richtung und/oder horizontaler Richtung einstellbar 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 die Röntgenaufnahmevorrichtung (10) einen Vorrichtungsschwerpunkt (S) aufweist und 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 (A4) drehbar ist.
Röntgenaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, 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 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (80) derart eingerichtet ist, dass der C-Bogen (21) um eine vertikale, in der C-Bogen-Ebene verlaufende Rotationsachse drehbar ist.
Röntgenaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Vermeidung einer Kollision der Trageeinrichtung (20) mit einem Objekt vorgesehen sind.