DE102012211330A1

DE102012211330A1 - Intra-operative Bildgebungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102012211330A1
Application number: DE102012211330.4A
Authority: DE
Inventors: Rainer Graumann; Gerhard Kleinszig
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-01-02
Anticipated expiration: 2032-06-30
Also published as: US9055912B2; CN103519836B; US20140003576A1; CN103519836A; DE102012211330B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für eine Strahlungsquelle und einen Strahlungsdetektor sowie eine Bildgebungsvorrichtung mit einer Haltevorrichtung. Die Haltevorrichtung weist einen Grundkörper, eine Führungseinrichtung mit einem ersten Segment, einem zweiten Segment und einem ersten Haltearm auf. Das erste Segment ist drehbar an einer ersten Drehverbindung an dem ersten Haltearm angeordnet. Der erste Haltearm ist schwenkbar an dem Grundkörper der Haltevorrichtung angeordnet, sodass durch eine Schwenkbewegung des ersten Haltearms das erste Segment von einer ersten Position, in der die Segmente in Kontakt miteinander stehen, in eine zweite Position, in der die Segmente voneinander beabstandet sind, bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildgebungsvorrichtung, insbesondere für den intra-operativen Einsatz, sowie eine Haltevorrichtung für die Bildgebungsvorrichtung.
Aus der Patentschrift DE 19839825 C1 ist ein Röntgendiagnostikgerät bekannt, das eine bogenförmige Halterung für eine Strahlungsquelle und einen Strahlendetektor aufweist. Die bogenförmige Halterung ist um eine vertikale und horizontale Achse kippbar. Auf diese Weise kann für eine Durchleuchtung die Durchstrahlungsrichtung in einem großen Bereich gewählt werden. Die bogenförmige Halterung hat die Form eines Kreisring-Segments und ist durch Einfahren eines weiteren Kreisring-Segments zu einer kreisförmigen Halterung ergänzbar. Daher kann das Röntgendiagnostikgerät der DE 19839825 C1 auch zur Erstellung einer Computertomographieaufnahmen eingesetzt werden, indem die Strahlungsquelle und der Strahlendetektor während der Aufnahme entlang der kreisförmigen Halterung um das Untersuchungsobjekt kreisen.
Aus den Patentschriften US 6940941 B2 und US 7490982 B2 ist ein mobiles Röntgendiagnostikgerät bekannt, welches eine Oförmige Halterung aufweist. Um ein Untersuchungsobjekt in das Innere der O-förmigen Halterung einbringen zu können, ist ein Segment der O-förmigen Halterungen von einem anderen Segment der kreisförmigen Halterung lösbar angeordnet beziehungsweise relativ zu diesem schwenkbar oder bewegbar. Auf diese Weise kann das Röntgendiagnostikgerät an das Untersuchungsobjekt herangefahren werden und danach die O-förmige Halterung wieder geschlossen werden. Die Patentschrift US 7490982 B2 beschreibt darüber hinaus, dass die O-förmige Halterung um eine horizontale Achse kippbar, als auch um eine vertikale Achse in beschränktem Umfang schwenkbar ist.
Bei intra-operativen Anwendungen vom Röntgendiagnostikgeräten ist zum einen erforderlich, dass diese flexibel einsetzbar sind, zum anderen aber auch einfache Handhabung ermöglichen und in der engen, räumlich begrenzten Umgebung des Operationsfeldes einen möglichst geringen Platzbedarf aufweisen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich, ein flexibles Röntgendiagnostikgerät bereitzustellen, welches einen guten Zugang zu dem Patienten und dem Operationsumfeld gewährleistet.
Die Aufgaben wird erfindungsgemäß durch eine Haltevorrichtung gemäß Anspruch 1 beziehungsweise eine Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 15 gelöst.
Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung weist einen Grundkörper, eine Führungseinrichtung und einen ersten Haltearm auf. An der Führungseinrichtung kann eine Strahlungsquelle und ein Strahlungsdetektor verfahrbar angeordnet werden. Dabei ist die Führungseinrichtung derart ausgelegt, dass die Strahlungsquelle und der Strahlungsdetektor entlang einer geschlossenen Bahnkurve an der Führungseinrichtung verfahrbar sind. Es ist ein Untersuchungsobjekt innerhalb der geschlossenen Bahnkurve der Führungseinrichtung anordenbar, sodass von der Strahlungsquelle ausgehende Strahlung durch das Untersuchungsobjekt auf den Strahlungsdetektor fallen kann. Die Führungseinrichtung weist mindestens ein erstes und ein zweites Segment auf. Das erste Segment ist drehbar an einer ersten Drehverbindung an dem ersten Haltearm angeordnet und der erste Haltearm ist schwenkbar an dem Grundkörper der Haltevorrichtung derart angeordnet, dass durch eine Schwenkbewegung des ersten Haltearms das erste Segment von einer ersten Position, in der die Bahnkurve geschlossen ist, in eine zweite Position bewegbar ist, in der eine Unterbrechung in der Bahnkurve vorhanden ist. Eine Lücke zwischen den Segmenten bildet die Unterbrechung der Bahnkurve, sodass das Untersuchungsobjekt von einem Bereich außerhalb der Bahnkurve durch die Unterbrechung in der Bahnkurve in einen Bereich innerhalb der Bahnkurve einführbar ist. Mit anderen Worten, kann in der zweiten Position des ersten Haltearms durch die Lücke zwischen den Segmenten ein Untersuchungsobjekt in einen von der Führungseinrichtung umgebenen Bereich seitlich eingeführt werden, in dem das Untersuchungsobjekt von der Strahlenquelle durchleuchtet und vom Strahlungsdetektor ein Schattenbild aufgenommen werden kann.
Die erfindungsgemäße Bildgebungsvorrichtung weist entsprechend die erfindungsgemäße Haltevorrichtung und eine Strahlungsquelle sowie einen Strahlungsdetektor auf.
Vorteilhafter Weise kann daher in einer intra-operativen Anwendung eine Bildgebungsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung seitlich an den Operationstisch herangefahren und über den Patienten bewegt werden. Danach kann das erste Segment der Führungsvorrichtung wieder in die erste Position verbracht werden, sodass ohne Veränderung der Lage des Patienten eine Durchleuchtung oder Computertomografie erfolgen kann. Indem das erste Segment an einer ersten Drehverbindung an dem ersten Haltearm drehbar gelagert ist, kann es bei geöffneter zweiter Position weggedreht werden, um einen leichteren Zugang zum Inneren der Bahnkurve zu ermöglichen, sodass das Untersuchungsobjekt leichter in das Innere eingeführt werden kann und auch der Zugriff vereinfacht ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
So weist in einer bevorzugten Ausführungsform die erfindungsgemäße Haltevorrichtung einen zweiten Haltearm auf, an dem das zweite Segment der Führungseinrichtung angeordnet ist. Das zweite Segment ist drehbar an einer zweiten Drehverbindung an dem zweiten Haltearm angeordnet. In der ersten Position des ersten Segments, in der die Bahnkurve der Führungseinrichtung geschlossen ist, sind die beiden Drehverbindungen an dem ersten und zweiten Haltearm entlang einer Verbindungsachse angeordnet, um die sich die Führungseinrichtung drehen kann. Die Verbindungslinie der beiden Drehverbindungen weist einen Schnittpunkt mit einer Flächennormale der von der Bahnkurve umschlossenen Fläche auf. Mit anderen Worten, die Verbindungslinie bzw. erste Drehachse verläuft im einfachsten Fall durch die von der Bahnkurve umschlossenen Fläche oder liegt in einem Abstand vor oder hinter der Fläche, wenn diese im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet ist
Es ist dabei von Vorteil, dass sich die Führungseinrichtung bei geschlossener Bahnkurve um die Verbindungsachse drehen lässt, sodass die Bildaufnahmevorrichtung mit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in der Lage ist, die Bildebene einer Aufnahme durch die Drehung um die Verbindungsachse zu verändern. Indem die Verbindungsachse nicht seitlich von der Bahnkurve liegt, sondern durch die von der Bahnkurve umschlossenen Fläche selbst bzw. vor oder hinter dieser Fläche in einem Abstand liegt, können von dem Teil des Untersuchungsobjekts, durch den die Verbindungsachse verläuft, durch Drehung der Führungsvorrichtung Aufnahmen unter verschiedenen ersten Winkeln vorgenommen werden. Gleichzeitig ist es möglich, die Führungseinrichtung um einen größeren Winkel zu drehen, wenn die Dreh- bzw. Verbindungsachse durch die von der Bahnkurve umschlossenen Fläche bzw. in einem geringen Abstand davor oder dahinter verläuft, anstatt dass diese seitlich außerhalb der Bahnkurve angeordnet ist. Denn bei einem Untersuchungsobjekt, dass in einer Richtung eine wesentlich größere Ausdehnung hat, wie beispielsweise ein Patient auf einer Liegefläche, und innerhalb der Bahnkurve angeordnet ist, ist im Vergleich zu einer Drehung um einen seitlich angeordneten Drehachse bei gleicher größter Halbachse der Bahnkurve eine Drehung um einen größeren Winkel möglich, bevor die Führungseinrichtung in Kontakt mit dem Untersuchungsobjekt bzw. der Liege kommt.
In einer Ausführungsform ist der erste Haltearm und der zweite Haltearm lösbar mit dem Grundkörper verbunden.
Auf diese Weise ist es vorteilhafter Weise möglich, die Führungseinrichtung, gegebenen falls mit Strahlungsquelle und Strahlungsdetektor, von dem Grundkörper zu lösen und in einem anderen Raum an einen anderen Grundkörper anzubringen. So kann der Grundkörper schwerer und stabiler ausgeführt werden, was beispielsweise eine Versorgung der Strahlungsquelle mit mehr Energie erlaubt, wenn die Energieversorgung in dem Grundkörper vorgesehen ist. Auch kann die Führungseinrichtung entsprechend stabiler ausgeführt werden, was beispielsweise einer genauere Positionierung erlaubt und bei der Aufnahme von Schnittbildern mit einer Bildgebungsvorrichtung mit der erfindungsgemäßer Haltevorrichtung eine höhere Umlaufgeschwindigkeit der Strahlungsquelle und des Strahlungsdetektors auf der Bahnkurve.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der erste und der zweite Haltearm um eine gemeinsame zweite Drehachse relativ zu dem Grundkörper der Haltevorrichtung drehbar sind. Die zweite Drehachse ist derart unter einem Winkel zu der ersten Drehachse ausgerichtet, dass die Ausrichtung einer von der Bahnkurve umschlossenen Fläche im Raum drehbar ist. In einer möglichen Ausführungsform ist die erste Drehachse senkrecht zu der zweiten Drehachse ausgerichtet
So ist es möglich, mit einer Bildaufnahmevorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung auf vorteilhafte Weise auch Aufnahmen des Untersuchungsobjekts unter verschiedenen Winkel bezüglich der zweiten Drehachse vorzunehmen.
In einer Ausführungsform kann es auch vorgesehen sein, dass der erste und der zweite Haltearm Mittel aufweisen, welche dazu ausgelegt sind, den Abstand zwischen Grundkörper und Führungseinrichtung zu verändern.
Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise, im Operationsfeld die Position der Führungseinrichtung zu verändern, um einen einfacheren Zugang zu dem Patienten zu erhalten. Gleichzeitig ist es möglich, die Position der Drehachsen im Raum relativ zu dem Untersuchungsobjekt zu verändern, sodass von verschiedenen Teilen des Untersuchungsobjekts aus verschiedenen Richtungen Aufnahmen erstellt werden können, ohne das Untersuchungsobjekt selbst zu bewegen.
In einer möglichen Ausführungsform sind die Mittel zur Veränderung des Abstandes ein Teleskopauszug.
Ein Teleskopauszug ermöglicht es auf platzsparende und reproduzierbare Weise, die Führungseinrichtung entlang einer ersten Translationsachse zu verfahren.
In einer Ausführungsform weist die Haltevorrichtung Mittel zum Verfahren auf, an welchem der erste und der zweite Haltearm angeordnet sind, wobei das Mittel zum Verfahren dazu ausgelegt ist, die Haltearme in Richtung einer zweiten Translationsachse entlang einer Seite des Grundkörpers relativ zu dem Grundkörper zu verfahren. Die zweite Translationsachse ist unter einem Winkel und nicht parallel zu der ersten Translationsachse angeordnet. In einer Ausführungsform wird durch eine Bewegung entlang der zweiten Translationsachse der Abstand zum Boden verändert, insbesondere kann die zweite Translationsachse vertikal ausgerichtet sein.
Die Bewegung entlang der zweiten Translationsachse ermöglicht auf vorteilhafte Weise, im Operationsfeld die Position der Führungseinrichtung zu verändern, um einen einfacheren Zugang zu dem Patienten zu erhalten. So kann auch die Höhe des Untersuchungsobjekts verändert werden. Gleichzeitig ist es möglich, die Position der Drehachsen im Raum relativ zu dem Untersuchungsobjekt zu verändern, sodass von verschiedenen Teilen des Untersuchungsobjekts aus verschiedenen Richtungen Aufnahmen erstellt werden können, ohne das Untersuchungsobjekt selbst zu bewegen. Darüber hinaus ist es in Verbindung mit einer Drehung der Führungseinrichtung um die zweite Drehachse möglich, ein Untersuchungsobjekt in aufrechter Lage entlang der Hochachse zu scannen.
In einer Ausführungsform ist es denkbar, dass das Mittel zum Verfahren entlang einer zweiten Translationsachse eine Linearschiene ist.
Eine Linearschiene ermöglicht es auf platzsparende und reproduzierbare Weise, die Führungseinrichtung entlang einer zweiten Translationsrichtung zu verfahren.
In einer Ausführungsform sind an dem Grundkörper der Haltevorrichtung Transportmittel vorgesehen sind, die dazu ausgelegt sind, die Führungseinrichtung entlang einer dritten Translationsachse zu bewegen. Die dritte Translationsachse ist in einem Winkel und nicht parallel zur ersten und zweiten Translationsachse angeordnet. Insbesondere kann die dritte Translationsachse horizontal und parallel zu einer Operationsliege ausgerichtet sein.
Die Bewegung entlang der dritten Translationsachse ermöglicht auf vorteilhafte Weise, im Operationsfeld die Position der Führungseinrichtung zu verändern, um einen einfacheren Zugang zu dem Patienten zu erhalten. Gleichzeitig ist es möglich, die Position der Drehachsen im Raum relativ zu dem Untersuchungsobjekt zu verändern, sodass von verschiedenen Teilen des Untersuchungsobjekts aus verschiedenen Richtungen Aufnahmen erstellt werden können, ohne das Untersuchungsobjekt selbst zu bewegen. Durch eine Anordnung der dritten Translationsachse entlang der Operationsliege in Richtung der größten Längsausdehnung des Untersuchungsobjekts ist durch Bewegung entlang der dritten Translationsachse auch ein Scan entlang des Untersuchungsobjekts möglich.
In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung einen motorischen Antrieb auf, der dazu ausgelegt ist, die Haltevorrichtung entlang der ersten und/oder zweiten Translationsachse zu verfahren.
Motorische Antriebe erleichtern die Bewegung der Haltevorrichtung mit großen Massen und der daraus resultierenden notwendigen großen Kräften. Darüber hinaus ist die Bewegung durch Steuerelemente möglich, die beispielsweise mit dem Fuß bedient werden können und so die Sterilität des Operationsfeldes nicht beeinflusst.
In einer Ausführungsform weist der motorische Antrieb eine Steuereinrichtung vor, die ausgelegt ist, die Haltevorrichtung in eine vorgebbare Position entlang der ersten und/oder zweiten und/oder dritten Translationsachse zu verfahren.
Eine derartige Steuereinrichtung, die beispielsweise durch eine Computersteuerung realisiert werden kann, ist es vorteilhafter Weise möglich, die Führungseinrichtung aus dem Operationsfeld herauszufahren und später wieder in genau die gleiche Position zu verbringen, sodass zwischendurch ein Zugang zu dem Patienten ohne Behinderung durch die Bildaufnahmevorrichtung möglich ist. Weiterhin ist es dadurch möglich, Scans oder andere Aufnahmeformen vorprogrammiert ablaufen zu lassen.
In einer Ausführungsform weisen die Segmente der Führungseinrichtung eine Bogenform auf.
Eine Bogenform vereint auf vorteilhafte Weise eine hohe Stabilität mit einer einfachen Verfahrbarkeit der Strahlungsquelle und des Strahlendetektor entlang des Bogens auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die geschlossene Bahnkurve kreisförmig.
Die kreisförmige Bahnkurve erlaubt es, die Strahlungsquelle und den Strahlendetektor immer in gleichen Abstand zueinander zu verfahren, was die Auswertung der von dem Strahlungsdetektor aufgenommenen Daten wesentlich vereinfacht und auch eine Konstante Strahlendosis bei konstantem Abstand zum Untersuchungsobjekt ermöglicht, wenn dieses im Zentrum der Kreisbahn angeordnet ist.
In einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Führungseinrichtung ein Schienensystem aufweist, an welchem die Strahlungsquelle und der Strahlungsdetektor verfahrbar sind.
Ein Schienensystem erlaubt auf besonders einfache und präzise Weise eine Bewegung der Strahlungsquelle und des Strahlendetektors entlang der Bahnkurve der Haltevorrichtung.
Die Erfindung betrifft auch eine Bildgebungsvorrichtung, die eine Strahlungsquelle, einen Strahlungsdetektor und eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung aufweist. Eine derartige Bildgebungsvorrichtung ist dazu ausgelegt, die genannten Vorteile der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung bei einer Bildaufnahme in einem operativen Umfeld zu nutzen.
Es zeigen:
1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Bildgebungsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in einer zweiten Position,
2 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäßen Bildgebungsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in einer ersten Position und
3 eine schematische schräge Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Bildgebungsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in einer zweiten Position
1 zeigt eine Bildgebungsvorrichtung 1 mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung 10 in einer schematischen Darstellung. Weiterhin ist ein Untersuchungsobjekt 2 zu sehen.
Die Haltevorrichtung 10 weist einen Grundkörper 30 auf. Die Haltevorrichtung 10 weist weiterhin einen ersten Haltearm 11 und einen zweiten Haltearm 13 auf. Die Haltearme 11, 13 sind mit Gelenken 16 schwenkbar an dem Grundkörper 30 angeordnet.
Die Haltevorrichtung 10 weist darüber hinaus eine Führungseinrichtung 20 auf, die ein erstes Segment 21 und ein zweites Segment 22 umfasst. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die Führungseinrichtung 20 in mehr als zwei Segmente 21, 22 untergliedert ist.
Das Segment 21 ist an einer Drehverbindung 12 an einem dem Gelenk 16 gegenüberliegenden Ende des Haltearms 11 drehbar angeordnet. Als Drehverbindung 12 kann beispielsweise eine Achse, ein Drehlager oder andere drehbare, auf Zug belastbare Verbindung sein. Weiterhin weist die Drehverbindung 12 in einer Ausführungsform einen motorischen Antrieb zur Drehung des Segments 21 auf.
In gleicher Weise ist das zweite Segment 22 an einem dem Gelenk 16 gegenüberliegenden Ende des Haltearms 13 drehbar an einer Drehverbindung 14 angeordnet.
Die Haltearme 11, 13 sind um die Gelenke 16 relativ zueinander schwenkbar, sodass die Segmente 21, 22 der Führungseinrichtung 20 in einer ersten Position der Haltearme 11, 13 derart in Kontakt miteinander stehen, dass die Segmente 21, 22 eine geschlossene Bahnkurve bilden, die eine Fläche 45 umschließen. Die erste Position ist in 2 dargestellt. Durch eine Schwenkbewegung um die Gelenke 16 kann der erste Haltearm 11 und der zweite Haltearme 13 derart in eine zweite Position bewegt werden, dass die beiden Segmente 21, 22 zueinander beabstandet sind, und in der geschlossenen Bahnkurve eine Unterbrechung 23 entsteht, die die beiden Segmente 21, 22 voneinander trennt. In dieser zweiten Position, die in 1 dargestellt ist, ist es möglich, ein Untersuchungsobjekt 2 seitlich durch die Unterbrechung 23 von einem Bereich außerhalb der Bahnkurve in einen Bereich innerhalb der Bahnkurve einzuführen.
Bevorzugter Weise erfolgt die Schwenkbewegung derart, dass die beiden Haltearm in 11 und 13 sowie die darin angeordneten Segmenten 21 und 22 in einer Ebene durch eine Schwenkung um die Gelenke 16 voneinander weg bewegt werden. Es ist aber auch denkbar, dass lediglich ein Haltearm und ein Segment, beispielsweise der erste Haltearm 11 und das erste Segment 21 von dem zweiten Haltearm 13 und dem zweiten Segment 22 in einer Ebene weggeschwenkt werden. Möglich wäre es auch, dass die Bewegung der beiden Haltearme 11, 13 und Segmente 21, 22 nicht in eine Ebene erfolgt, sondern in zwei verschiedenen Ebenen, die einen Winkel miteinander einschließen.
In der zweiten Position, in der das erste Segment 21 von dem zweiten Segment 22 beabstandet ist und die Unterbrechung 23 vorhanden ist, ist es weiterhin denkbar, dass das erste Segment 21 um die Drehverbindung 12 gedreht wird, um das Einführen des Untersuchungsobjekts 2 in den von der Bahnkurve umschlossenen Bereich 45 zu erleichtern.
In der ersten Position, in der das erste Segment 21 und das zweite Segment 22 miteinander in Kontakt stehen und eine geschlossene Bahnkurve bilden, sind die Drehachsen der ersten Drehverbindung 12 und der zweiten Drehverbindung 14 so ausgerichtet, dass beide Drehachsen koaxial übereinander liegen und die beiden Segmente 21, 22 um eine gemeinsame erste Drehachsen 40 rotierbar sind.
Die erste Drehachse 40 verläuft durch die von der Bogenkurve eingeschlossene Fläche 45 oder in einem geringen Abstand dazu auf einer der Seiten der Fläche 45, sodass die Projektion der Drehachse entlang einer Flächennormale der umschlossenen Fläche 45 auf der Fläche 45 selbst zu liegen kommt. Bevorzugter Weise ist die Drehachse 40 mittig zu den Segmenten 21, 22 angeordnet und verläuft durch die Fläche 45 selbst. Auf diese Weise ist es möglich, die Segmente der Führungseinrichtung 20 um einen möglichst großen Winkel um die Drehachse 40 zu drehen, bevor sie mit einem länglichen, innerhalb der Bahnkurve angeordneten Untersuchungsobjekt oder einer Operationsliege in Kontakt gelangen.
Die Verbindung der Gelenke 16 mit dem Grundkörper 30 erfolgt mittels eines Teleskopauszugs 15, der rotierbar an einer Linearachse 31 angeordnet ist, die wiederum an dem Grundkörper 30 angeordnet ist.
Mittels des Teleskopauszugs 15 sind die Haltearme 11, 13 und die Segmente 21, 22 der Führungseinrichtung 20 entlang einer ersten Translationsachse 42 in Richtung auf das Untersuchungsobjekt 2 verfahrbar. In einer bevorzugten Ausführungsform ist diese Translationsachse 42 horizontal ausgerichtet. Die Führungseinrichtung 20 kann so in der zweiten Position bei unterbrochener Bahnkurve von der Seite um das Untersuchungsobjekt herangefahren werden.
Die Teleskopachse 15 ist wiederum um die erste Translationsachse 42 rotierbar angeordnet, sodass die Ausrichtung der Fläche 45 auch um die erste Translationsachse 42 bezüglich des Untersuchungsobjekts verändert werden kann.
Die Linearachse 31 wiederum ist entlang einer zweiten Translationsachse 43 verfahrbar, sodass die daran angeordnete Führungseinrichtung auch entlang der zweiten Translationsachse 43 bewegbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Translationsachse 43 senkrecht zu der ersten Translationsachse 42 und senkrecht zu einem Boden, d.h. vertikal ausgerichtet, sodass die Führungseinrichtung 20 auch in der Höhe verfahrbar ist.
Weiterhin weist der Grundkörper 30 Transportmittel 32 auf, die es erlauben, den Grundkörper 30 entlang einer dritten Translationsachse 44 zu verfahren. Bevorzugter Weise ist die dritte Translationsachse 44 senkrecht zu der ersten Translationsachse 42 und der zweiten Translationsachse 43 sowie horizontal entlang einer Längsrichtung des Untersuchungsobjekts 2 ausgerichtet. Als Transportmittel 32 sind beispielsweise Linearschienen, Teleskopauszüge oder Räder denkbar. Es können beispielsweise Schienen im Boden oder bei einer hängenden Anordnung auch an einer Decke eines Raumes vorgesehen sein, in dem die Haltevorrichtung 10 zum Einsatz kommt, wobei die Schienen mit den Rädern in Eingriff sind.
Die drei Translationsachsen 42, 43 und 44 spannen dabei einen dreidimensionalen Raum auf, sodass die Führungseinrichtung 20 an jeden Punkt dieses Raumes verfahrbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind dabei die Drehverbindungen 12, 14, der Teleskopauszug 15 in translatorischer und rotatorischer Bewegung sowie die Linearachse 31 und das Transportmittel 32 motorisch angetrieben. Der motorische Antrieb wird bevorzugter Weise elektrisch bereitgestellt, kann aber auch pneumatisch, hydraulisch oder auf andere Art erfolgen. Auf diese Weise ist es möglich, die Bewegung der Führungseinrichtung 20 durch Bedienelemente 36, beispielsweise Fußpedale zu steuern, sodass die Bedienung erfolgen kann, ohne die Sterilität im Operationsfeld zu gefährden. In einer möglichen Ausführungsform kann die Ansteuerung der Antriebe auch durch eine Steuereinrichtung 37, z.B. durch einen Computer erfolgen. Der Computer kann die Führungseinrichtung 20 durch entsprechende Ansteuerung gezielt in eine bestimmte Lage verfahren oder auch wieder zurück in eine früher eingenommene Position. Auch ermöglicht es eine derartige Steuereinrichtung 37, eine Bewegung zu automatisieren, beispielsweise für einen Scan in Längsrichtung des Untersuchungsobjekts 2, bei dem die Führungseinrichtung 20 mit Hilfe der Transportmittel 32 in Richtung der dritten Translationsachse 44 entlang des Untersuchungsobjekts bewegt wird. Zuletzt ist es auch denkbar, dass die Steuereinrichtung 37 akustische Befehle oder Gesten eines Bedieners erkennt und entsprechende Bewegungen ausführt.
Die Führungseinrichtung weist in einer Ausführungsform ein Schienensystem 24 auf, das an den Segmenten 21, 22 angeordnet ist. An dem Schienensystem 24 sind eine Strahlungsquelle 50 und ein Strahlungsdetektor 51 verfahrbar anordenbar, sodass diese entlang der Bahnkurve auf einer geschlossenen Bahn um das Untersuchungsobjekt 2 bewegbar sind, wenn sich die Haltearme 11, 13 in der ersten Position befinden und die Segmente 21, 22 mit dem daran befindlichen Schienensystem eine geschlossene Bahnkurve bildet.
Bei einer erfindungsgemäßen Bildgebungsvorrichtung 1 sind beispielsweise an dem Schienensystem 24 der Führungseinrichtung eine Strahlungsquelle 50 und ein Strahlungsdetektor 51 vorgesehen, die jeweils gegenüberliegend auf der Bahnkurve positioniert sind, sodass die von der Strahlungsquelle 50 ausgehende Strahlung durch das Untersuchungsobjekt 2 auf den Strahlungsdetektor 51 fällt. Auf diese Weise sind einzelne Schattenbilder unter unterschiedlichen Winkeln möglich, oder durch Kombination einer Vielzahl von Schattenbildern unter verschiedenen Winkeln auch Schnittbilder. Dazu werden die einzelnen Bilder aufgenommen, während sich Strahlungsquelle 50 und Strahlungsdetektor 51 synchron auf der Bahnkurve bewegen, die bevorzugt als Kreisbahn ausgebildet ist. Auch ist es möglich, mehrere Paare von Strahlungsquellen 50 und Strahlungsdetektoren 51 um einen Umfangswinkel gegeneinander versetzt und beabstandet an der Bahnkurve verfahrbar anzuordnen, um die Bilderfassung zu beschleunigen oder Bilder mit unterschiedlichen bildgebenden Verfahren gleichzeitig zu erfassen, beispielsweise bei unterschiedlichen Energien der Röntgenphotonen.
In der bevorzugten dargestellten Ausführungsform sind die Segmente 21, 22 kreisbogenförmig ausgeführt, sodass die Strahlungsquelle 50 und der Strahlungsdetektor 51 sich in konstantem Abstand zueinander und zu einem im Zentrum der kreisförmigen Bahn befindlichen Untersuchungsobjekt 2 befinden.
Die Führungseinrichtung 20 kann eine Hülle aufweisen, die die Segmente 21, 22 umgibt. Das erste Segment 21 und das zweite Segment 22 bilden in der ersten geschlossenen Position einen Hohlkörper, beispielsweise einen geschlossenen Torus, der den Bereich innerhalb der Bahnkurve umgibt. Die bewegten Teile wie Strahlungsquelle 50 und Strahlungsdetektor 51 sind in der ersten Position berührungssicher innerhalb dieser Hülle angeordnet und von außen nicht zugänglich. Es ist daher mit einfachen Mitteln, wie beispielsweise einer sterilen Abdeckung aus Folien oder anderen geeigneten Materialien möglich, die Führungseinrichtung 20 mit den darin enthaltenen Komponenten entsprechend den Hygieneanforderungen im Operationsbereich vorzubereiten.
Es ist dabei eine gleichzeitige Bewegung der Strahlungsquelle 50 und des Strahlungsdetektors 51 entlang der Bahnkurve der Führungseinrichtung 20 und entlang der dritten Translationsachse 44 denkbar, wobei die von der Bahnkurve umschlossene Fläche im Wesentlichen senkrecht zu der dritten Translationsachse 44 ausgerichtet ist. So kann mit Hilfe der Strahlungsquelle 50 und des Strahlungsdetektors 51 ein Spiralscan entlang eines Untersuchungsobjektes 2 erfasst werden, das beispielsweise auf einer Operationsliege liegt.
Ebenso ist eine gleichzeitige Bewegung der Strahlungsquelle 50 und des Strahlungsdetektors 51 entlang der Bahnkurve der Führungseinrichtung 20 und entlang der zweiten Translationsachse 43 denkbar, wobei die von der Bahnkurve umschlossene Fläche im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Translationsachse 43 ausgerichtet ist. So kann mit Hilfe der Strahlungsquelle 50 und des Strahlungsdetektors 51 auch ein Spiralscan entlang eines Untersuchungsobjektes 2 bzw. eines Patienten erfasst werden, der beispielsweise steht oder auf einem Stuhl sitzt.
In einer Ausführungsform ist die Führungseinrichtung 20 lösbar mit dem Grundkörper 30 verbunden. Dazu wird der Teleskopauszug 15 in eine korrespondierende Aufnahme an der Linearschiene 31 angeordnet, in welcher der eingeführte Teleskoparm 15 verriegelt wird. Die Verriegelung erfolgt durch ein in den Teleskoparm 15 eingreifendes Verriegelungselement, beispielsweise einen Bolzen. Auch sind andere Möglichkeiten der Befestigung denkbar, wie beispielsweise Bajonettverschlüsse, die eine durch eine Drehung verriegelt werde. Auch ist es denkbar, dass die Gelenke 16 lösbar ausgeführt sind, indem jeweils ein Verbindungsbolzen, um den das Gelenk 16 geschwenkt wird, entnehmbar ausgeführt wird.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19839825 C1 [0002, 0002]
US 6940941 B2 [0003]
US 7490982 B2 [0003, 0003]

Claims

Haltevorrichtung für eine Strahlungsquelle (50) und einen Strahlungsdetektor (51), wobei die Haltevorrichtung (10) aufweist: einen Grundkörper (30), eine Führungseinrichtung (20), wobei die Führungseinrichtung (20) mindestens ein erstes Segment (21) und ein zweites Segment (22) aufweist, einen ersten Haltearm (11), wobei die Führungseinrichtung (20) derart ausgelegt ist, dass die Strahlungsquelle (50) und der Strahlungsdetektor (51) an der Führungseinrichtung (20) anordenbar und entlang einer geschlossenen Bahnkurve verfahrbar sind, wobei ein Untersuchungsobjekt (2) innerhalb der geschlossenen Bahnkurve derart anordenbar ist, dass von der Strahlungsquelle (50) ausgehende Strahlung durch das Untersuchungsobjekt (2) auf den Strahlungsdetektor (51) fällt, wobei das erste Segment (21) drehbar an einer ersten Drehverbindung (12) an dem ersten Haltearm (11) angeordnet ist und der erste Haltearm (11) schwenkbar an dem Grundkörper (30) der Haltevorrichtung (10) derart angeordnet ist, dass durch eine Schwenkbewegung des ersten Haltearms (11) das erste Segment (21) von einer ersten Position, in der die Bahnkurve geschlossen ist, in eine zweite Position bewegbar ist, in der eine Unterbrechung (23) in der Bahnkurve vorhanden ist und das Untersuchungsobjekt (2) von einem Bereich außerhalb der Bahnkurve durch die Unterbrechung (23) in der Bahnkurve in einen Bereich innerhalb der Bahnkurve einführbar ist.
Haltevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Haltevorrichtung (20) einen zweiten Haltearm aufweist, an dem das zweite Segment (22) der Führungseinrichtung (20) angeordnet ist, wobei das zweite Segment (22) drehbar an einer zweiten Drehverbindung (14) an dem zweiten Haltearm (13) angeordnet ist, sodass die Führungseinrichtung (20) in der ersten Position bei geschlossener Bahnkurve um eine Verbindungslinie der ersten und der zweiten Drehverbindung (12, 14) drehbar ist, wobei die Verbindungslinie eine erste Drehachse (40) ist und einen Schnittpunkt mit einer Flächennormale einer von der Bahnkurve umschlossenen Fläche (45) aufweist.
Haltevorrichtung nach Anspruch 2, wobei der erste Haltearm (11) und der zweite Haltearm (13) lösbar mit dem Grundkörper verbunden sind.
Haltevorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der erste Haltearm (11) und der zweite Haltearm (13) derart um eine gemeinsame zweite Drehachse (41), welche unter einem Winkel zu der ersten Drehachse (40) angeordnet ist, relativ zu dem Grundkörper drehbar sind, sodass die Ausrichtung einer von der Bahnkurve umschlossenen Fläche (45)im Raum drehbar ist.
Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der erste Haltearm (11) und der zweite Haltearm (13) Mittel (15) aufweisen, welche dazu ausgelegt sind, den Abstand zwischen Grundkörper (30) und Führungseinrichtung (20) in Richtung einer ersten Translationsachse (42) zu verändern.
Haltevorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Mittel (15) zur Veränderung des Abstandes Teleskopauszüge (15) sind.
Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die die Haltevorrichtung (10) Mittel (31) zum Verfahren aufweist, an welchem der erste und der zweite Haltearm (11, 13) angeordnet sind, wobei das Mittel (31) zum Verfahren dazu ausgelegt ist, die Haltearme (11, 13) in Richtung einer zweiten Translationsachse (43) relativ zu dem Grundkörper zu verfahren, wobei die erste Translationsachse (42) und die zweite Translationsachse (43) unter einem Winkel zueinander angeordnet sind.
Haltevorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Mittel (31) zum Verfahren entlang der zweiten Translationsachse (43) eine Linearschiene (31) ist.
Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei an dem Grundkörper (30) Transportmittel (32) vorgesehen sind, die dazu ausgelegt sind, die Haltevorrichtung (10) entlang einer dritten Translationsachse (44) zu bewegen, wobei die dritte Translationsachse (44) unter einem Winkel zu der ersten Translationsachse (42) und der zweiten Translationsachse (43) angeordnet ist.
Haltevorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Haltevorrichtung (10) einen motorischen Antrieb (33, 34, 35) aufweist, der dazu ausgelegt ist, die Haltevorrichtung (10) entlang der ersten Translationsachse (42) und/oder zweiten Translationsachse (43) und/oder dritten Translationsachse (44)zu verfahren.
Haltevorrichtung nach Anspruch 10, wobei der motorische Antrieb (33, 34, 35) eine Steuereinrichtung (37) vorweist, die ausgelegt ist, die Haltevorrichtung (10) in eine vorgebbare Position entlang der ersten Translationsachse (42) und/oder zweiten Translationsachse (43) und/oder dritten Translationsachse (44)zu verfahren.
Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Segmente (21, 22) der Führungseinrichtung (20) eine Bogenform aufweisen.
Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die geschlossene Bahnkurve kreisförmig ist.
Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Führungseinrichtung ein Schienensystem (24) aufweist, an welchem die Strahlungsquelle (50) und der Strahlungsdetektor (51)verfahrbar sind.
Bildgebungsvorrichtung, wobei die Vorrichtung aufweist: – eine Strahlungsquelle (50), – einen Strahlungsdetektor (51), – eine Haltevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis