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Die Erfindung betrifft einen Patientenlagerungstisch, umfassend eine an einem Knickarm angeordnete Tischplatte.
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Bei vielen Behandlungen oder Untersuchungen mit entsprechenden Behandlungs- oder Untersuchungseinrichtungen ist es erforderlich, den Patienten auf einem Patientenlagerungstisch respektive dessen Tischplatte aufzunehmen und in einer oder mehreren vorgegebenen Positionen relativ zu der Untersuchungs- oder Behandlungseinrichtung zu positionieren, wobei diese Positionierung mitunter sehr präzise sein muss. Ein Beispiel ist die Strahlentherapie von Tumoren mit Photonen oder Partikelstrahlung, bei der es erforderlich ist, den Patienten relativ zu einer fest stehenden oder beweglichen Strahlungsquelle präzise zu positionieren und gegebenenfalls während der Bestrahlung auf vorgegebenen Trajektorien zu bewegen. Hierzu umfasst der Patientenlagerungstisch einen Knickarm, der üblicherweise um mehrere Freiheitsgrade beweglich ist. Die Positionen und Trajektorien werden mit Hilfe spezieller Planungsalgorithmen ermittelt, um im Zusammenspiel mit der in Intensität und Energie der Photonen oder Partikel modulierten Strahlung die gewünschte Dosisverteilung im zu behandelnden Gewebe des Patienten zu erreichen.
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Darüber hinaus ist es häufig erforderlich, die veränderliche Lage eines Tumorgewebes oder eines anderen pathologischen Gewebebereichs, insbesondere in Weichteilen, unmittelbar vor oder während der Behandlung wie beispielsweise der Strahlenbehandlung mit Hilfe eines bildgebenden Geräts, beispielsweise einem Computertomographen in dreidimensionaler Darstellung zu ermitteln und die Behandlung entsprechend anzupassen oder zu korrigieren. Hierzu muss der Patientenlagerungstisch einen ausreichend großen Arbeitsraum besitzen, um mit dem Patienten einerseits die Behandlungsposition, also beispielsweise die Strahlenbehandlungsposition, einnehmen zu können, andererseits aber auch die Bildaufnahmeposition, also beispielsweise die Position innerhalb des Computertomographen, der benachbart zu dem Behandlungsgerät angeordnet ist.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen Patientenlagerungstisch anzugeben, der einen hohen Beweglichkeitsgrad aufweist und damit die Möglichkeit einer präzisen Positionierung des Patienten in einer Vielzahl von unterschiedlichen Positionen ermöglicht.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Patientenlagerungstisch umfassend eine an einem Knickarm angeordnete Tischplatte erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Knickarm aufweist:
- - einen um eine erste Vertikalachse drehbar bodenseitig oder bodennah angeordneten ersten Arm,
- - einen an diesem um eine zweite Vertikalachse drehbaren zweiten Arm,
- - einen am zweiten Arm angeordneten, eine dritte Vertikalachse bildenden Vertikalarm,
- - einen am Vertikalarm angeordneten, um die dritte Vertikalachse drehbaren dritten Arm,
- -- der zusätzlich um eine Horizontalachse relativ zum Vertikalarm drehbar ist,
- -- und der einen ersten Armabschnitt, der um die Horizontalachse drehbar ist, und einen mit dem ersten Armabschnitt verbundenen, um seine Längsachse relativ zum ersten Armabschnitt drehbaren zweiten Armabschnitt umfasst,
- - einen Koppelabschnitt, an dem die Tischplatte angeordnet ist und der um eine senkrecht zur Längsachse des zweiten Armabschnitts relativ zum zweiten Armabschnitt drehbar ist,
- - wobei die Tischplatte um die Längsachse des Koppelabschnitts relativ zu diesem drehbar ist.
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Der erfindungsgemäße Patientenlagerungstisch respektive dessen Knickarm zeichnet sich durch insgesamt sieben separate Achsen aus, um die die entsprechenden Armkomponenten drehbar sind. Dies bietet die Möglichkeit, den Patienten bei einer Rotation um die entsprechenden Vertikalachsen in der Horizontalen in beliebige Positionen innerhalb des Bewegungsraumes, der durch die Länge des ersten und zweiten, zweiten und dritten Armes definiert wird, zu bewegen. Die Verschwenkbarkeit um die Horizontalachse ermöglicht es, die Tischplatte um die Horizontalachse zu kippen, gegebenenfalls auch in Verbindung mit der Schwenkbarkeit des Koppelabschnitts relativ zum zweiten Armabschnitt. Die Verdrehbarkeit des zweiten Armabschnitts um seine Längsachse schließlich ermöglicht es, die Tischplatte um eine weitere Achse zu verkippen. Es sind also aufgrund dieser diversen Achsen, die unter einem Winkel zu den Vertikalachsen stehen, eine Vielzahl unterschiedlichster Kippbewegungen, also Pitch- und Roll-Bewegungen möglich, die es wiederum erlauben, die Tischplatte in unterschiedlichsten Positionen innerhalb des Volumens oder Raumes, in dem die Tischplatte bewegt werden kann, zu positionieren.
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Da der erste Arm um eine erste Vertikalachse entweder unmittelbar bodenseitig oder zumindest bodennah angeordnet ist, ist es möglich, ihn beispielsweise zentral zum Isozentrum beispielsweise der Behandlungseinrichtung wie beispielsweise der Bestrahlungseinrichtung anzuordnen. Als eine solche Strahlungseinrichtung kann beispielsweise ein Partikelstrahler mit einer Linearbeschleuniger-Gantry verwendet werden. Diese zentrale Anordnung ermöglicht einen symmetrischen Arbeitsbereich links und rechts der Gantry, so dass alle notwendigen Stellungen für die Bestrahlung des Patienten gut erreichbar sind. Neben den Standardpositionen in coplanarer Stellung der Tischplatte parallel zur Gantry-Rotationsachse ist auch ein großer Winkelbereich in nicht coplanaren Stellungen möglich.
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Darüber hinaus kann aufgrund der beachtlichen Länge des Knickarms, die maximal der in Verlängerung zueinander positionierten drei Arme entspricht, auch eine problemlose Positionierung der Tischplatte und damit des Patienten zu einer Bildgebungseinrichtung, die üblicherweise entweder parallel zur Behandlungseinrichtung oder z. B. um 90° gedreht hierzu angeordnet ist, erreicht werden.
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Trotz der hohen Beweglichkeit respektive der Vielzahl der Bewegungsfreiheitsgrade und dem Umstand, dass die Tischplatte und damit der Patient in einem beachtlich großen Raum bewegt und positioniert werden kann, ist der Knickarm respektive die gesamte Bewegungskinematik sehr kompakt beziehungsweise kann insbesondere zum Erreichen der Standardpositionen derart angesteuert werden, dass die einzelnen Arme respektive Komponenten eine kompakte Gesamtform einnehmen, mithin also relativ wenig Raum benötigen, so dass auch eine sehr gute Zugänglichkeit zum Patienten, sofern diese benötigt wird, gegeben ist. Auch reduziert sich hieraus natürlich der Kollisionsbereich im Behandlungsraum.
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Die jeweilige Bewegung der jeweiligen Armkomponente erfolgt selbstverständlich unter Verwendung geeigneter Aktoren wie entsprechender Elektromotoren oder elektromechanischer Antriebe, die an beziehungsweise in den entsprechenden Schwenkachsen, egal wie diese nun orientiert sind, vorgesehen sind. Die Steuerung sämtlicher Aktoren erfolgt über eine zentrale Steuerungseinrichtung, über welche die Behandlungsplanung respektive Bewegungs- und Trajektorieermittlung erfolgt.
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Wie beschrieben ist der zweite Armabschnitt des dritten Arms relativ zum ersten Armabschnitt verdrehbar, die Drehachse verläuft in der Längsachse des zweiten Armabschnitts. Dies ermöglicht folglich eine Rotation der Tischplatte, die mit dem zweiten Armabschnitt über den Koppelabschnitt verbunden ist. Dabei ist es denkbar, dass der zweite Armabschnitt in gerader Verlängerung des ersten Armabschnitts angeordnet ist, so dass mithin die Rotationsachse des zweiten Armabschnitts auch in der Längsachse des ersten Armabschnitts liegt. Eine zweckmäßige Alternative hierzu sieht jedoch vor, dass der zweite Armabschnitt relativ zum ersten Armabschnitt unter einem Winkel > 90° und < 180° steht. Die beiden Armabschnitte sind also gewinkelt zueinander angeordnet, das heißt, dass der dritte Arm insgesamt gekröpft ist. Dies bietet in Verbindung mit der Verschwenkbarkeit des dritten Arms um die Horizontalachse ein noch größeres Bewegungs- und damit Positionierungsspektrum, zumal darüber hinaus am zweiten Arm der Koppelabschnitt um eine weitere Schwenkachse verschwenkbar angeordnet ist.
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Im Falle einer gewinkelten Anordnung des zweiten Armabschnitts relativ zum ersten Armabschnitt ist es zweckmäßig, wenn die Länge des Vertikalarms derart bemessen ist, dass der zweite Armabschnitt kollisionsfrei um wenigstens 90° um seine Längsachse drehbar ist. Der Vertikalarm definiert wie beschrieben die dritte Vertikalachse. Er erstreckt sich am Ende des zweiten Arms vertikal in die Höhe, so dass die darauf folgende, also am dritten Arm anschließende Mechanik vertikal vom ersten und zweiten Arm beabstandet sind. Ist ein gekröpfter dritter Arm vorgesehen, so beschreibt der rotierende zweite Armabschnitt, wenn er um 360° rotiert, quasi eine Kegelbahn. Um zu vermeiden, dass der zweite Armabschnitt und damit die Tischplatte während seiner Schwenkbewegung, die um wenigstens 90° erfolgen sollte, mit irgendeiner anderen Tischkomponente kollidiert, ist erfindungsgemäß die Länge des Vertikalarms hinreichend bemessen, mithin also der dritte Arm hinreichend weit von dem zweiten und dem ersten Arm, die bei entsprechender Knickarmgeometrie vertikal unterhalb des dritten Arms positioniert sein können, beabstandet.
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In Weiterbildung der Erfindung kann auch der erste Arm gekröpft sein und einen vertikal gesehen unteren bodenseitigen Abschnitt, an dem die erste Vertikalachse vorgesehen ist und einen über die Kröpfung erhöhten oberen Abschnitt, an dem die zweite Vertikalachse vorgesehen ist, aufweisen. Auch über diesen ersten Arm, der als Auslegearm oder Cantileverarm bezeichnet werden kann und letztlich den längsten Arm innerhalb des Systems darstellt, wird eine gewisse Erhöhung in vertikaler Richtung realisiert, resultierend aus der Kröpfung des ersten Armes.
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Zweckmäßig ist es des Weiteren, wenn das Gelenk, über das der erste und der zweite Armausschnitt des dritten Arms miteinander verbunden sind, in der Stellung, in der der dritte Arm oberhalb des zweiten Arms positioniert ist, oberhalb der zweiten Vertikalachse liegt. Das heißt, dass der Drehpunkt dieses zweiten Armabschnitts, um den er relativ zum ersten Armausschnitt drehbar ist, in dieser Position bevorzugt vertikal oberhalb der zweiten Vertikalachse liegt. Die ermöglicht es, die Tischplatte um die zweite Vertikalachse zu drehen, ohne dass es zu einer Bewegung des den ersten und zweiten Armabschnitt verbindenden Gelenks kommt, wenn der dritte Arm oberhalb des zweiten Armes positioniert ist.
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In Weiterbildung der Erfindung kann zur weiteren Erhöhung der Beweglichkeit des Knickarms vorgesehen sein, dass der erste Arm an einer bodenseitig verschiebbaren Verfahreinrichtung angeordnet ist, mittels welcher der Knickarm linear oder längs einer Bogenbahn verfahrbar ist. Der erste Arm bzw. die erste Vertikalachse und damit der Knickarm ist demgemäß also bodenseitig nicht fest angeordnet, sondern längs einer linearen oder bogenförmigen Bahn bewegbar, so dass er im Raum verschoben werden kann. Hierzu ist eine entsprechende Verfahreinrichtung vorgesehen, z.B. umfassend eine Montageplatte, an der der erste Arm befestigt ist, und die z.B. roll- oder gleitgelagert beweglich an Führungsschienen o.dgl. gelagert und geführt ist. Dieser siebte Bewegungsfreiheitsgrad kann in Form einer In- oder Aufbodenmontage ausgeführt sein.
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Neben dem Patientenlagerungstisch selbst betrifft die Erfindung ferner eine medizinische Untersuchungs- und/oder Behandlungseinrichtung, die sich dadurch auszeichnet, dass sie neben der eigentlichen Untersuchungs- und/oder Behandlungsgerätschaft einen Patientenlagerungstisch der vorbeschriebenen Art aufweist.
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In Weiterbildung der Erfindung umfasst die medizinische Untersuchungs- und/oder Behandlungseinrichtung bevorzugt eine Bestrahlungseinrichtung mit einer ein Isozentrum aufweisenden Gantry, insbesondere einer Linearbeschleuniger-Gantry. In diesem Fall ist es des Weiteren besonders bevorzugt, wenn die erste Vertikalachse durch das Isozentrum verläuft, mithin also eine zentrale Anordnung des Patientenlagerungstisches respektive der ersten Vertikalachse zum Isozentrum vorgesehen ist. Dies ermöglicht einen symmetrischen Arbeitsbereich zu beiden Seiten der Gantry.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße medizinische Untersuchungs- und/oder Behandlungseinrichtung eine Bildaufnahmeeinrichtung aufweist, die benachbart zur Bestrahlungseinrichtung angeordnet ist und im Arbeitsbereich des Patientenlagerungstisches angeordnet ist. Diese Bildaufnahmeeinrichtung, bevorzugt eine Computertomographieeinrichtung, die eine Bohrung aufweist, in die die Tischplatte einschiebbar ist, kann benachbart, also quasi parallel zur Bestrahlungseinrichtung angeordnet sein, oder um 90° zu dieser versetzt, aber auch an der gegenüberliegenden Seite, also um 180° versetzt, positioniert sein.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Patientenlagerungstisches umfassend Knickarm und Tischplatte,
- 2 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung der Bewegungsfreiheitsgrade der jeweiligen Achsen, und
- 3 eine Prinzipdarstellung einer medizinischen Untersuchungs- und/oder Behandlungseinrichtung umfassend eine Bestrahlungseinrichtung sowie eine Bildaufnahmeeinrichtung und einen erfindungsgemäßen Patientenlagerungstisch.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Patientenlagerungstisch 1 umfassend einen Knickarm 2 sowie eine an diesem angeordnete Tischplatte 3, die über den Knickarm 2 im Raum beweglich ist. Die Tischplatte 3 dient zur Aufnahme eines hier nur schematisch dargestellten Patienten 4, der mit einer dem Patientenlagerungstisch 1 zugeordneten Untersuchungs- und/oder Behandlungseinrichtung untersucht oder behandelt werden soll.
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Der Knickarm 2 umfasst einen um eine erste Vertikalachse 5 drehbaren ersten Arm 6, der bodenseitig oder bodennah angeordnet ist. Der erste Arm 6 ist gekröpft ausgeführt, umfassend einen bodenseitigen Abschnitt 7, an dem die erste Vertikalachse 5 vorgesehen ist, sowie einen über die Kröpfung erhöht dazu angeordneten oberen Abschnitt 8. Wenngleich nicht dargestellt kann der erste Arm 6 und damit der Knickarm 2 insgesamt an einer bodenseitigen Verfahreinrichtung angeordnet sein, mittels der der Knickarm 2 linear oder längs einer Bogen- oder Kreisbahn im Raum bewegbar ist.
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Am ersten Arm 6 ist ein zweiter Arm 9 angeordnet, der um eine zweite Vertikalachse 10 relativ zum ersten Arm 6 verschwenkt oder verdreht werden kann.
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Am zweiten Arm 9, wie 1 zeigt an dessen freiem Ende, ist ein Vertikalarm 11 angeordnet, der eine dritte Vertikalachse 12 bildet respektive definiert, um die ein vierter Arm 13 drehbar ist. Der vierte Arm 13 seinerseits ist nicht nur um die Vertikalachse 12 drehbar, sondern zusätzlich um eine Horizontalachse 14. Hierzu ist der dritte Arm mit einem ersten Armabschnitt 15 an dieser Horizontalachse 14 angeordnet respektive gelagert. Ein zweiter Armabschnitt 16, der unter einem Winkel zum ersten Armabschnitt 15 angeordnet ist, ist in Verlängerung des ersten Armabschnitts 15 angeordnet und um seine Längsachse 17 relativ zum ersten Armabschnitt 15 verdrehbar. Diese Längsachse 17 respektive diese Verdrehbarkeit ist über ein entsprechendes Gelenk im Kopplungsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Armabschnitt 15, 16 realisiert.
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Am zweiten Armabschnitt 16 ist sodann ein Koppelabschnitt 18 angeordnet, der am zweiten Armabschnitt 16 um eine weitere Dreh- oder Schwenkachse 19 schwenkbar angeordnet ist. Diese Schwenkachse 19 ist, da der zweite Armabschnitt 16 um seine Längsachse verdrehbar ist, letztlich im Raum bewegbar.
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Am Koppelabschnitt 18 ist sodann die Tischplatte 3 befestigt, die am Koppelabschnitt 18 wiederum um eine Dreh- oder Schwenkachse 20, also um die Längsachse des Koppelabschnitts 18, verdreht werden kann.
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Sämtlichen Achsen respektive Bewegungsfreiheitsgraden sind entsprechende Aktoren beispielsweise in Form von Elektromotoren zugeordnet, die über eine zentrale Steuerungseinrichtung entsprechend separat angesteuert werden, um so die entsprechende Relativverstellung zu erwirken.
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In 2 ist in Form einer Prinzipdarstellung nochmals der Patientenlagerungstisch 1 aus 1 dargestellt, wobei die jeweiligen Armkomponenten sowie insbesondere die jeweiligen Drehachsen 5, 10, 12, 14, 17, 19 und 20 dargestellt sind, verbunden mit entsprechenden, die jeweilige Rotation anzeigenden Doppelpfeilen.
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Wie 1 zeigt, wird einerseits über den Grad der Kröpfung des ersten Armes 6, insbesondere aber über die Länge des Vertikalarms 11 die Aufbauhöhe des Knickarms 2 bestimmt. Auch der Winkel, unter dem der zweite Armabschnitt 16 zum ersten Armabschnitt 15 steht, sowie dessen Länge, die beispielsweise 30 - 50 cm beträgt, und die Länge des Koppelabschnitts 18 definieren die vertikale Aufbauhöhe.
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Im Hinblick auf die winklige Ausführung des dritten Arms 13 ist die Länge des Vertikalarms 11 so bemessen, dass der zweite Armabschnitt 16, der bei einer Rotation um seine Längsachse 17 quasi eine Kegelbahn beschreibt, ohne weiteres samt Tischplatte 3 auch dann rotieren kann, wenn der Knickarm 2 in der in 1 gezeigten Position ist, in der der dritte Arm 13 oberhalb des zweiten Arms 9 positioniert ist. Ersichtlich befindet sich auch der Drehpunkt, um den der zweite Armabschnitt 16 relativ zum ersten Armabschnitt 15 rotiert, im Wesentlichen vertikal verlängert oberhalb der zweiten Vertikalachse 10, so dass in dieser Position eine Verdrehung um die zweite Vertikalachse 10 möglich wäre, ohne dass der Gelenkpunkt des zweiten Armabschnitts 16 seine Raumlage ändern würde.
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3 zeigt schließlich eine erfindungsgemäße medizinische Untersuchungs- und/oder Behandlungseinrichtung 21 umfassend eine Bestrahlungseinrichtung 22, hier exemplarisch in Form eines Partikelstrahlers, mit einem Isozentrum 23, um das herum mittels einer Gantry die Bestrahlungseinheit bewegbar ist. Beispielsweise handelt es sich um eine Linearbeschleunigungs-Gantry.
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In Verlängerung des Isoszentrums 23 ist der erste Arm 6 mit seiner ersten Vertikalachse 5 angeordnet respektive schwenkbar, das heißt, dass das Drehgelenk respektive die Vertikalachse 5 zentral zum Isozentrum 23 angeordnet ist. Die Tischplatte 3 befindet sich in einer Position, in der eine Bestrahlung möglich wäre.
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Die Untersuchungs- und/oder Behandlungseinrichtung 21 umfasst des Weiteren eine Bildaufnahmeeinrichtung 24, hier beispielsweise in Form eines Computertomographen, umfassend eine Bohrung 25, in die zur Bildaufnahme die Tischplatte 3 eingefahren werden kann. Dies ist ohne weiteres möglich, als sich die Bildaufnahmeeinrichtung 24 im Arbeitsbereich des Patientenlagerungstisches 1 befindet. Der Knickarm 2 würde entsprechend verstellt und bewegt werden, so dass die Tischplatte 3 sowohl in ihrer horizontalen als auch vertikalen Ausrichtung entsprechend positioniert und in die Bohrung 25 eingefahren werden kann.
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Wenngleich hier die Bildaufnahmeeinrichtung 24 quasi parallel zur Bestrahlungseinrichtung 22 angeordnet ist, ist es selbstverständlich denkbar, die Bildaufnahmeeinrichtung 24 auch beispielsweise um 90° oder 180° versetzt anzuordnen.
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Patientenlagerungstisch
- 2
- Knickarm
- 3
- Tischplatte
- 4
- Patienten
- 5
- Vertikalachse
- 6
- Arm
- 7
- bodenseitiger Abschnitt
- 8
- oberer Abschnitt
- 9
- Arm
- 10
- Vertikalachse
- 11
- Vertikalarm
- 12
- Vertikalachse
- 13
- Arm
- 14
- Horizontalachse
- 15
- Armabschnitt
- 16
- Armabschnitt
- 17
- Längsachse
- 18
- Koppelabschnitt
- 19
- Dreh- oder Schwenkachse
- 20
- Dreh- und Schwenkachse
- 21
- Behandlungseinrichtung
- 22
- Bestrahlungseinrichtung
- 23
- Isozentrum
- 24
- Bildaufnahmeeinrichtung
- 25
- Bohrung
