DE102012217072A1

DE102012217072A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Positionierung eines medizinischen Gerätes

Info

Publication number: DE102012217072A1
Application number: DE102012217072.3A
Authority: DE
Inventors: Rainer Graumann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2014-03-27
Also published as: US20140086393A1; US9345440B2; CN103654817A; CN103654817B

Abstract

Bei dieser Vorrichtung und dem dazugehörigen Verfahren ist ein mobiler C-Bogen mittels einer Positioniereinheit in einer vorbestimmbaren Ausrichtung positionierbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Positionieren von Geräteeinheiten, insbesondere zum Positionieren von mobilen C-Bögen.
Geräteeinheiten, insbesondere medizinische Geräte wie z. B. mobile C-Bögen, werden für eine Röntgenbildaufnahme manuell an einen Bestimmungsort, wie z. B. an einen Operationstisch oder eine Patientenliege geschoben bzw. gefahren. Nach einer Sequenz von Röntgenaufnahmen oder einer einzelnen Röntgenaufnahme wird der mobile C-Bogen vom Einsatzort in eine Parkposition innerhalb oder an einer zum Behandlungsraum angrenzenden Örtlichkeit bewegt. Während einer Behandlung oder nach einem Eingriff wird der mobile C-Bogen für Röntgenaufnahmen an seinen Einsatzort geschoben um Behandlungsfortschritte bzw. Operationsverläufe zu dokumentieren bzw. beurteilen zu können oder Lösungen für chirurgische Fragestellungen zu finden. Ein wiederholter Einsatz des C-Bogens bringt das Problem mit sich, dass einmal eingenommene Positionen und Ausrichtungen nur intuitiv von dem Bedienpersonal wieder angefahren werden können. Eine fortlaufende Positionierung des C-Bogens für einzelne Röntgenaufnahmen eines Panoramabildes erfordert vom Bedienpersonal einen erhöhten Zeitaufwand für die jeweilige Positionierung des mobilen C-Bogens.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Geräteeinheit derart auszubilden, dass mit dieser ein medizinisches Gerät positioniert werden kann.
Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 oder 9 angegebenen Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das dazugehörige Verfahren zur Positionierung für ein medizinisches Gerät weist eine Positionierungseinheit mit mindestens einem einen ersten Gelenkarm und ein erstes Gelenk aufweisenden steuerbaren Abschnitt auf wobei die Positionierungseinheit mit einem medizinischen Gerät verbindbar ist und das medizinische Gerät an einem bestimmbaren Ort positioniert werden kann.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Mobilität des C-Bogens einerseits erhalten bleibt und andererseits eine reproduzierbare Positionierung des mobilen C-Bogens maschinengesteuert durchgeführt werden kann.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass ein medizinisches Gerät an einen vorbestimmbaren Ort im Raum positionierbar ist.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die mobile C-Bogeneinheit parallel zum Operationstisch bzw. zur Patientenliege verfahrbar ist.
Die Erfindung bringt neben dem Vorteil, den C-Bogen an einer Mehrzahl von Einsatzorten verwenden zu können, den zusätzlichen Vorteil mit sich, dass der C-Bogen mit der steuerbaren Positionierungseinheit an einem vorbestimmbaren Ort platzierbar ist.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Daten der Koordinaten der Positionierungseinheit auch zur Bildung von Panoramabildern Verwendung finden.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass durch Kombination von einer Orbitalrotation mit einer gleichzeitigen kontinuierlichen Längsverschiebung des mobilen C-Bogens eine erweiterte 3D-Aufnahme von einem länglichen Objekt erstellt werden kann.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Generatoreinheit aus dem C-Bogen des mobilen C-Bogens auslagerbar ist und dadurch der C-Bogen flexibler im Einsatz wird.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Steuereinheit der Positionierungseinheit in Verbindung mit einem Steuersystem des C-Bogens eine präzise und optimierte Positionierung des C-Bogens ermöglicht.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Freiheitsgrade des C-Bogens, der Positionierungseinheit und einer den Patienten aufnehmenden Liegeeinheit auswählbar und aufeinander abstimmbar und ergänzbar sind.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Ausrichtung der Räder des mobilen C-Bogens mit der Ausrichtung der Positionierungseinheit koppelbar sind.
Nachfolgend wird mittels des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels der Gegenstand der Erfindung näher erläutert.
Bei dieser Vorrichtung und dem dazugehörigen Verfahren ist ein mobiler C-Bogen mit einer Positioniereinheit verbindbar, wobei diese den C-Bogen in einer vorbestimmbaren Ausrichtung in Position bringen kann.
Mit der Figur wird ein Gerätekonzept sowie dessen Einzelkomponenten gezeigt. Die Einzelkomponenten sind eine Positionierungseinheit RA, ein medizinisches Gerät wie beispielsweise ein mobiler C-Bogen C sowie ein weiteres medizinisches Gerät wie beispielsweise eine Liegeeinheit L. Der Positionierungseinheit RA ist eine erste Steuerungseinheit SRA, dem mobilen C-Bogen C ist eine zweite Steuerungseinheit SC sowie der Liegeeinheit L eine dritte Steuereinheit SL zugeordnet. Mittels dieser ersten, zweiten und dritten Steuereinheit SRA, SC, SL können die einzelnen Komponenten der Positionierungseinheit RA, des mobilen C-Bogens C und der Liegeeinheit L für sich oder im Verbund mittels eines beispielsweise der Positionierungseinheit RA zugeordneten Verbundrechners VR in Position gebracht werden.
Die Positionierungseinheit RA weist einen aus mindestens einem ersten Gelenkarm GLA1 und mindestens ein erstes Gelenk GL1 aufweisenden steuerbaren Abschnitt auf. Abgeschlossen wird der steuerbare Abschnitt durch ein erstes und zweites Verbindungselement E1, E2. Die gezeigte Figur weist einen ersten und zweiten Gelenkarm GLA1, GLA2 auf. Der erste Gelenkarm GLA1 ist über ein zweites Gelenk GL2 mit dem zweiten Gelenkarm GLA2 verbunden. Der erste und der zweite Gelenkarm GLA1, GLA2 können teleskopartig ausgestaltet sein. Der erste Gelenkarm GLA1 ist mit einem ersten Gelenk GL1 mit dem ersten Verbindungselement E1 und der zweite Gelenkarm GLA2 ist mit einem dritten Gelenk G3 mit dem zweiten Verbindungselement E2 verbunden. Das erste, zweite und dritte Gelenk GL1, GL2, GL3 weisen jeweils mindestens einen Freiheitsgrad auf. Das erste Verbindungselement E1 ist mit seinem freien Ende beispielsweise mit stationären oder flexiblen Elementen im Behandlungsraum verbindbar. Das erste Verbindungselement E1 kann an vorgesehenen Ankerpunkten beispielsweise im Bodenbereich B des Behandlungsraumes lösbar befestigt werden. Das erste Verbindungselement E1 kann ebenso auf Schienenelementen, die beispielsweise im Boden des Operations- oder Behandlungsraumes integriert sind, befestigt werden. Der am Boden-, Wand- oder Deckenbereich vorgesehene Befestigungsort für das freie Ende des ersten Verbindungselement E1 der Positionierungseinheit RA kann beispielsweise mit Ansaugelementen ausgebildet sein. Mittels dieser Ansaugelemente kann das erste Verbindungselement E1 der Positionierungseinheit RA an einer beliebigen Stelle des Behandlungs- bzw. Operationsraumes angeordnet bzw. positioniert werden. Die zweite Verbindungseinheit E2 ist mit ihrem freien Ende über eine definierte Schnittstelle mit dem Chassis CH des mobilen C-Bogens C lösbar verbindbar. Über beispielsweise elektromagnetische oder optische Sensoren können die Positionskoordinaten der Verbindungselemente E1, E2 sowie der Gelenkarme GLA1, GLA2 und die Stellung der ersten, zweiten und dritten Gelenke GL1, GL2, GL3 ermittelt und mit zur Orientierung bzw. Ausrichtung des mobilen C-Bogens C verwendet werden. So könnten beispielsweise mit einer RFID-Technologie jeweils die Koordinaten der Positionskoordinaten bestimmt bzw. übermittelt werden.
Mittels der für die Positionierungseinheit RA vorgesehenen ersten Steuereinheit SRA können sowohl das erste Gelenk GL1, das zweite Gelenk GL2 und das dritte Gelenk GL3 sowie der erste und zweite Gelenkarm GLA1, GLA2 einzeln angesteuert werden. Die ersten, zweiten und dritten Gelenke GL1, GL2 sowie GL3 sind so ausgestaltet, dass sowohl translatorische Bewegungen als auch Drehbewegungen der Positionierungseinheit RA realisierbar sind. Um den Bewegungsradius um einen Verankerungspunkt im Boden-, Wand- oder Deckenbereich für die Positionierungseinheit RA zu erhöhen, kann der erste Gelenkarm GL1 und/oder der zweite Gelenkarm GL2 mit teleskopartigen Elementen ausgestaltet sein.
Die erste Steuervorrichtung SRA der Positionierungseinheit RA, die zweite Steuereinheit SC des mobilen C-Bogens C sowie die dritte Steuereinheit SL der Liegeeinheit L sind über einen Verbundrechner VR verbunden. Mittels dieses Verbundrechners VR können die einzelnen Komponenten der Positionierungseinheit RA, des C-Bogens C sowie der Liegeeinheit L angesteuert und positioniert werden, so dass die Aufnahmeeinheit, gebildet aus einer Röntgenquelle und einem Detektor, des C-Bogens, jeweils pro Röntgenaufnahme eine optimale Position bzw. Ausrichtung zu einem abzubildenden Objekt hat. Mittels des Verbundrechners VR kann auch eine Trajektorie für eine Serie von Röntgenaufnahmen unter Einbeziehung aller steuerbarer Komponenten festgelegt und abgefahren werden. So kann beispielsweise ein 3D-Datensatz, gebildet durch eine Vielzahl von 2D-Röntgenaufnahmen, durch eine Kombination von Orbitalrotation und/oder Angularrotation des C-Bogens mit einer kontinuierlichen Längenänderung der ersten und zweiten Gelenkarme GLA1, GLA2 der Positionierungseinheit RA erstellt werden. Mittels des Verbundrechners VR können auch User Interface Funktionalitäten zur besseren C-Bogen Positionierung sowie zur optimalen und präzisen Repositionierung integriert werden. So können die Ausrichtung der Räder des mobilen C-Bogens mit der Ausrichtung der Positionierungseinheit gekoppelt werden. Ebenso ist eine Aneinanderreihung von einzelnen Röntgenbildern entlang an einer Patientenachse möglich. In Verbindung mit der ersten Steuereinheit SRA der Positionierungseinheit RA und der zweiten Steuereinheit SC des mobilen C-Bogens kann über den Verbundrechner VR die dritte Steuereinheit SL der Liegeeinheit L in Wirkverbindung gebracht werden. Neben einer freien Bewegung der Positionierungseinheit RA könnte beispielsweise die Liege kontinuierlich horizontal und/oder vertikal verfahren werden. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass beispielsweise eine Repositionierung schneller ausgeführt und dadurch die Erstellung der Röntgenaufnahmen schneller möglicht wird. Ist dem Verbundrechner VR beispielsweise die Position des C-Bogens, bzw. die Position der Röntgenquelle und der Detektoreinheit bekannt, so kann eine exakte Repositionierung des C-Bogens durchgeführt und weitere Röntgenaufnahmen von Patienten aufgenommen werden.
Der C-Arm des mobilen C-Bogens ist über Gelenke mit dem fahrbaren Chassis CH verbunden. Mit diesen Gelenken kann eine Orbital- und eine Angulationsbewegung sowie eine Höhen-, Dreh- und Schwenkbewegung des C-Arms mit der Röntgenquelle und dem Detektor durchgeführt werden. Das Chassis CH des mobilen C-Bogens ist mit einer fahrbaren Einheit FE versehen. Die fahrbare Einheit FE kann manuell oder motorisch steuerbare evtl. mit Elektromotoren antreibbare Rollenelemente aufweisen mit denen der C-Bogen an eine beliebige Stelle verfahren werden kann. Mittels des den Verbundrechners VR und dessen Möglichkeit in die zweite Steuereinheit SC des mobilen C-Bogens C steuernd eingreifen zu können, kann die Orientierung der Räder des mobilen C-Bogens C bestimmt werden. Zumindest an einer Seite des Chassis sind Andockelemente für das zweite Verbindungselement E2 der Positionierungseinheit RA angeordnet.
Die Positionierungseinheit RA kann ebenso mit einem die Stromversorgung der Röntgenquelle und des Detektors des C-Bogens übernehmenden Generator ausgerüstet werden. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass der C-Bogen leichter ausgebildet werden kann und so stabiler während einer Drehbewegung wird.
Die Positionierungseinheit RA kann beispielsweise an einen festen Ort im Raum mit seinem ersten Verbindungselement E1 lösbar verbunden sein. Die Positionierungseinheit RA kann dann von diesem Ausgangsort den mobilen C-Bogen zielgenau beispielsweise mittels Steuersignale, abgegeben von einer elektronischen Steuereinheit ES, positionieren. Die Positionierungseinheit RA könnte auch aus einer Ruheposition heraus zuerst an einem ebenfalls in einer Ruheposition befindlichen mobilen C-Bogen andocken und diesen dann aus der Ruheposition heraus in eine gewünschte Position, beispielsweise an einem Operationstisch, fahren. In einem weiteren Anwendungsbeispiel könnte die Positionierungseinheit RA mit dem mobilen C-Bogen verbunden und der mobile C-Bogen mit der Positionierungseinheit zuerst an einen vorbestimmten Platz verschoben werden um dann mit Hilfe dieser im Bodenbereich befestigten Positionierungseinheit RA den C-Bogen zielgerichtet zu positionieren.
Bezugszeichenliste

C

medizinische Einheit/mobiler C-Bogen

L

OP-Tisch

RA

Positionierungseinheit/Roboterarm

CH

Chassis

FE

fahrbare Einheit

SRA

erste Steuereinheit

SC

zweite Steuereinheit

SL

dritte Steuereinheit

VR

Verbundrechner

GL1

erstes Gelenk

GL2

zweites Gelenk

GL3

drittes Gelenk

GLA1

erster Gelenkarm

GLA2

zweiter Gelenkarm

E1

erstes Verbindungselement

E2

zweites Verbindungselement

K

Koordinatensystem

ES

elektronische Steuereinheit

Claims

Vorrichtung zur Positionierung für ein medizinisches Gerät, dadurch gekennzeichnet, dass eine Positionierungseinheit (RA) vorgesehen ist, diese mindestens einen ersten Gelenkarm (GLA1) und ein erstes Gelenk (GL1) aufweisenden steuerbaren Abschnitt aufweist und mit einem medizinischen Gerät (C) lösbar verbindbar an einem bestimmbaren Ort positionierbar ist, wobei mit der Positionierungseinheit (RA) das medizinische Gerät (C) an einem vorbestimmbaren Ort positionierbar ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerbare Abschnitt der Positionierungseinheit (RA) an seinem ersten Ende über eine erste Verbindungseinheit (E1) mit dem bestimmbaren Ort und an seinem zweiten Ende über eine zweite Verbindungseinheit (E2) mit des medizinischen Gerätes (C) verbindbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindungseinheit (E1) mit korrespontierenden Verbindungselementen die an einem bestimmbaren Ort eines Raumes positionierbar sind, lösbar verbindbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungseinheit (RA) frei positionierbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerbare Abschnitt der Positionierungseinheit (RA) an seinem ersten Ende ein erste Gelenk (GL1) und an seinem zweiten Ende ein drittes Gelenk (GL3) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinheit (RA) eine erste Steuereinheit (SRA), dass das medizinischen Gerätes (C) eine zweite Steuereinheit (SC), dass eine weitere medizinische Einrichtung (L) eine dritte Steuereinheit (SL) aufweist, dass die erste, zweite und dritte Steuereinheit (SRA, SC, SL) über einen Verbundrechner (VR) verbunden sind und von diesem Steuersignale für abgestimmte Positionsveränderungen initiiert werden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Gelenkarme (GLA1, GLA2) teleskopartig verlängerbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische Gerät(C) ein mobiler C-Bogen (C) ist und eine ausrichtbare Röntgenquelle und eine auf diese ausrichtbare Detektoreinheit aufweist.
Verfahren zur Positionierung für ein medizinisches Gerätes, dadurch gekennzeichnet, dass eine an einem bestimmbaren Ort positionierbare Positionierungseinheit (RA) mit einem medizinischen Gerät (C) verbunden wird um dieses zu einem vorbestimmbaren Ort zu fahren.
Verfahren nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Steuersignale für abstimmbare Positionsveränderungen zwischen einer mit einem mobilen C-Bogen (C) verbundenen Positionierungseinheit (RA) und einem auf einer Liegeeinheit (L) positionierten Patienten von einem Verbundrechner (VR) initiiert werden.