DE102011088392B4 - X-ray machine - Google Patents
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Abstract
Röntgengerät, mit einem an einer Halterung angebrachten, um einen Drehpunkt drehbaren C-Bogen, an dem eine Röntgenstrahlenquelle und ein Röntgendetektor angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der C-Bogen (4, 14) entlang einer Kreisbahn drehbar ist, die, gesehen in Umfangsrichtung des C-Bogens (4, 14), in der Mitte des C-Bogens (4, 14) in Radialrichtung gesehen in der Nähe der Innenseite des C-Bogens (4, 14) und an den äußeren Enden des C-Bogens (4, 14) in Radialrichtung gesehen in der Nähe der Außenseite des C-Bogens (4, 14) verläuft, sodass ein sich von der Röntgenstrahlquelle (5) zu dem Röntgendetektor (6) erstreckender Röntgenzentralstrahl (7) unabhängig von der momentanen Drehposition des C-Bogens (4) immer durch den Drehpunkt (3) des C-Bogens (4) verläuft.An X-ray machine, comprising a C-arm rotatable about a fulcrum and having an X-ray source and an X-ray detector mounted thereon, characterized in that the C-arm (4, 14) is rotatable along a circular path which, as viewed in FIG Circumferential direction of the C-arm (4, 14), seen in the middle of the C-arm (4, 14) in the radial direction near the inside of the C-arm (4, 14) and at the outer ends of the C-arm ( 4, 14) extends in the radial direction in the vicinity of the outside of the C-arm (4, 14) so that an X-ray central beam (7) extending from the X-ray source (5) to the X-ray detector (6) is independent of the instantaneous rotational position of the C -Bogens (4) always through the pivot point (3) of the C-arm (4).
Description
Die Erfindung betrifft ein Röntgengerät, mit einem an einer Halterung angebrachten, um einen Drehpunkt drehbaren C-Bogen, an dem eine Röntgenstrahlenquelle und ein Röntgendetektor angeordnet sind.The invention relates to an X-ray machine with a C-arm, which is mounted on a holder and rotatable about a pivot point, on which an X-ray source and an X-ray detector are arranged.
Mit derartigen Röntgengeräten werden aus einer Serie von unter verschiedenen Projektionswinkeln aufgenommenen 2D-Projektionen eines Körperteils eines Patienten 3D-Bilder des Körperteils rekonstruiert.With such X-ray machines, 3D images of the body part are reconstructed from a series of 2D projections of a body part of a patient recorded at different projection angles.
Voraussetzung für eine 3D-Bildgebung ist normalerweise ein isozentrischer C-Bogen, der sich in einer Orbitalbewegung um einen feststehenden Drehpunkt (Drehachse) dreht. Isozentrizität zeichnet sich dadurch aus, dass der Röntgenzentralstrahl immer- durch den Drehpunkt läuft. Isozentrische C-Bögen weisen jedoch Nachteile hinsichtlich der Massenverteilung und aufgrund ihres relativ hohen Gewichts auf, daher werden zur zweidimensionalen Bildgebung häufig nicht-isozentrische C-Bögen eingesetzt, die „kürzer“ als ein isozentrischer C-Bogen sind.The prerequisite for 3D imaging is usually an isocentric C-arm that rotates in an orbital motion about a fixed pivot point (rotation axis). Isocentricity is characterized by the fact that the X-ray central beam always passes through the fulcrum. However, isocentric C-arms have disadvantages in terms of mass distribution and because of their relatively high weight, therefore non-isocentric C-arms which are "shorter" than an isocentric C-arm are often used for two-dimensional imaging.
In der
In der
Aus
Aus
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Röntgengerät mit einem nicht isozentrischen C-Bogen anzugeben, das zur 3D-Bildgebung geeignet ist.The invention has for its object to provide an X-ray machine with a non-isocentric C-arm, which is suitable for 3D imaging.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem-Röntgengerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der C-Bogen entlang einer Kreisbahn drehbar ist, die, gesehen in Umfangsrichtung des C-Bogens, in der Mitte des C-Bogens in Radialrichtung gesehen in der Nähe der Innenseite des C-Bogens und an den äußeren Enden des C-Bogens in Radialrichtung gesehen in der Nähe der Außenseite des C-Bogens verläuft, sodass ein sich von der Röntgenstrahlquelle zu dem Röntgendetektor erstreckender Röntgenzentralstrahl unabhängig von der momentanen Drehposition des C-Bogens immer durch den Drehpunkt des C-Bogens verläuft.To solve this problem is provided according to the invention in an X-ray machine of the type mentioned that the C-arm is rotatable along a circular path, as seen in the circumferential direction of the C-arm, seen in the center of the C-arm in the radial direction in the vicinity the inside of the C-arm and at the outer ends of the C-arm in the radial direction in the vicinity of the outside of the C-arm, so that extending from the X-ray source to the X-ray detector X-ray beam always independent of the current rotational position of the C-arm passes through the pivot point of the C-arm.
Mit herkömmlichen Röntgengeräten kann lediglich dann eine 3D-Bildgebung vorgenommen werden, wenn das Röntgengerät einen isozentrischen C-Bogen besitzt, diese C-Bögen sind aufgrund des erforderlichen Gewichtsausgleichs jedoch signifikant größer und schwerer als nicht-isozentrische C-Bögen.With conventional X-ray machines, 3D imaging can only be performed if the X-ray machine has an isocentric C-arm, but these C-arms are significantly larger and heavier than non-isocentric C-arms due to the necessary counterbalance.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine dreidimensionale Bildgebung auch mit einem nicht-isozentrischen C-Bogen erfolgen kann, indem dieser entlang einer bestimmten Kreisbahn gedreht wird, die sich von der Kreissegmentform des C-Bogens unterscheidet. Insbesondere ist es erforderlich, dass der Radius der Kreisbahn für die Drehung des C-Bogens größer als der Radius des C-Bogens ist, der Radius der Kreisbahn muss dazu der Summe des Radius des C-Bogens plus der halben Breite des Röntgendetektors entsprechen. Wenn diese geometrischen Voraussetzungen erfüllt sind, verläuft der Röntgenzentralstrahl stets durch den Drehpunkt des C-Bogens. Unter dieser Voraussetzung kann aus mehreren unter verschiedenen Projektionswinkeln aufgenommenen 2D-Bildern anschließend ein 3D-Bild erzeugt werden, gleichzeitig ist der Gewichtsausgleich gesichert.The invention is based on the recognition that three-dimensional imaging can also take place with a non-isocentric C-arm by rotating it along a specific circular path, which differs from the circular segment shape of the C-arm. In particular, it is necessary that the radius of the circular path for the rotation of the C-arm is greater than the radius of the C-arm, the radius of the circular path must correspond to the sum of the radius of the C-arm plus half the width of the X-ray detector. If these geometric requirements are met, the X-ray central beam always passes through the pivot point of the C-arm. Under this condition, a 3D image can subsequently be generated from a plurality of 2D images recorded at different projection angles, at the same time the weight compensation is ensured.
Bei dem erfindungsgemäßen Röntgengerät wird es bevorzugt, dass der C-Bogen mittels einer Rollenführung an der Halterung angebracht ist. Die Rollenführung ermöglicht eine exakt steuerbare Drehung und Positionierung des C-Bogens relativ zu der Halterung des Röntgengeräts.In the X-ray apparatus according to the invention, it is preferred that the C-arm is attached to the holder by means of a roller guide. The roller guide allows a precisely controllable rotation and positioning of the C-arm relative to the support of the X-ray machine.
Bei dem erfindungsgemäßen Röntgengerät kann die Rollenführung eine hinterschnittene Nut umfassen, in der eine Komponente der Halterung aufgenommen ist. Bei dieser Ausgestaltung umgibt der C-Bogen die Komponente der Halterung, wodurch ein mechanisch besonders stabiler Aufbau gegeben ist.In the X-ray apparatus according to the invention, the roller guide may comprise an undercut groove in which a component of the holder is received. In this embodiment, the C-arm surrounds the component of the holder, whereby a mechanically particularly stable construction is given.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Nut in dem C-Bogen in der Mitte des C-Bogens in der Nähe der Innenseite des C-Bogens und an den äußeren Enden des C-Bogens in der Nähe der Außenseite des C-Bogens angeordnet ist. Die Position der Nut in Dickenrichtung des C-Bogens ist somit veränderlich, diese veränderliche Position der Nut ist eine Konsequenz der Tatsache, dass der C-Bogen und die Kreisbahn, entlang der der C-Bogen verfahrbar ist, einen unterschiedlichen Radius aufweisen. Die Dicke des C-Bogens, d. h. seine Ausdehnung in Dickenrichtung (Radialrichtung) ist dabei so gewählt, dass sich die Führung bzw. die Nut in der Mitte des C-Bogens innen und an den äußeren Enden des C-Bogens außen befindet. A further development of the invention provides that the groove is arranged in the C-arm in the middle of the C-arm near the inside of the C-arm and at the outer ends of the C-arm in the vicinity of the outside of the C-arm is. The position of the groove in the thickness direction of the C-arm is thus variable, this variable position of the groove is a consequence of the fact that the C-arm and the circular path, along which the C-arm is movable, have a different radius. The thickness of the C-arm, ie its extension in the thickness direction (radial direction) is chosen so that the guide or the groove in the middle of the C-arm is inside and at the outer ends of the C-arm outside.
Um die Handhabung des erfindungsgemäßen Röntgengeräts zu verbessern, kann es vorgesehen sein, dass der C-Bogen gewichtsausgeglichen ist. Durch den Gewichtsausgleich werden Momente verringert-bzw. eliminiert, denen ansonsten durch andere Maßnahmen entgegengewirkt werden müsste. In diesem Zusammenhang kann es vorgesehen sein, dass der C-Bogen in der Nähe seiner äußeren Enden Aussparungen aufweist. Auf diese Weise wird eine Masseverringerung erzielt, die sich im Hinblick auf die erforderliche Antriebsenergie positiv auswirkt.In order to improve the handling of the X-ray device according to the invention, it may be provided that the C-arm is weight-balanced. Due to the weight compensation moments are reduced or. eliminated, which otherwise would have to be counteracted by other measures. In this connection it can be provided that the C-arm has recesses near its outer ends. In this way, a mass reduction is achieved, which has a positive effect in terms of the required drive energy.
Der Gewichtsausgleich kann bei dem erfindungsgemäßen Röntgengerät so ausgestaltet sein, dass sich die Aussparungen an die Nut anschließen, insbesondere können die Aussparungen in Dickenrichtung neben der Nut vorgesehen sein, wobei eine Aussparung kürzer als die Nut ist.In the case of the X-ray device according to the invention, the weight compensation can be designed so that the recesses adjoin the groove, in particular the recesses can be provided in the thickness direction next to the groove, wherein a recess is shorter than the groove.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
-
1 ein erfindungsgemäßes Röntgengerät; -
2 das Röntgengerät von Fig-. 1 in einer zweiten Stellung; -
3 das Röntgengerät von1 in einer dritten Stellung; -
4 den C-Bogen des erfindungsgemäßen Röntgengeräts mit dargestelltem Röntgenzentralstrahl; -
5 bis7 Querschnitte des in1 zeigten C-Bogens; und -
8 bis9 Querschnitte des C-Bogens eines weiteren Ausführungsbeispiels.
-
1 an inventive X-ray device; -
2 the X-ray machine of Fig-. 1 in a second position; -
3 the x-ray machine of1 in a third position; -
4 the C-arm of the X-ray device according to the invention with represented Röntgengenentralstrahl; -
5 to7 Cross sections of in1 showed C-bows; and -
8th to9 Cross sections of the C-arm of another embodiment.
Das in
Der C-Bogen
Nachfolgend wird die Führung des C-Bogens
Nachfolgend wird auf die
Der in
Durch die unterschiedliche radiale Position der Nut
Die
Der in
In
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
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