DE102017220692A1

DE102017220692A1 - Bildgebende medizinische Einrichtung

Info

Publication number: DE102017220692A1
Application number: DE102017220692.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Gross; Matthias Hoff
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2019-05-23
Also published as: DE202018004739U1; CN210077677U

Abstract

Eine bildgebende medizinische Einrichtung (1), insbesondere Röntgeneinrichtung, umfasst zumindest eine Bildgebungskomponente (B, 5, 6, 7) zum Erzeugen von Bilddaten eines in einem Untersuchungsbereich (U) gelagerten Untersuchungsobjektes, insbesondere Patienten, die bezüglich des Untersuchungsbereichs (U) derart verschwenkbar geführt ist, dass die Bildgebungskomponente (B, 5, 6, 7) bezüglich einer durch den Untersuchungsbereich (U) verlaufenden Orbitaldrehachse (O) in unterschiedlichen orbitalen Winkelstellungen positionierbar ist. Gemäß der Erfindung ist zumindest eine mit der Bildgebungskomponente (B, 5, 6, 7) verbundene, flexible Leitung in einer Energieführungskette (11) beweglich gelagert, welche mehrere miteinander gelenkig verbundene Kettenglieder (12) aufweist. Die Kettenglieder (12) nehmen jeweils Längsabschnitte der zumindest einen flexiblen Leitung auf, wobei die Kettenglieder (12) der Energieführungskette (11) für jede orbitale Winkelstellung der Bildgebungskomponente (B, 5, 6, 7) innerhalb eines kugelschalensegmentförmigen Bereichs um den Untersuchungsbereich (U) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine bildgebende medizinische Einrichtung, insbesondere eine Röntgeneinrichtung, mit zumindest einer Bildgebungskomponente zum Erzeugen von Bilddaten eines in einem Untersuchungsbereich gelagerten Untersuchungsobjektes, insbesondere Patienten, welche bezüglich des Untersuchungsbereichs derart verschwenkbar geführt ist, dass die Bildgebungskomponente bezüglich einer durch den Untersuchungsbereich verlaufenden Orbitaldrehachse in unterschiedlichen orbitalen Winkelstellungen positionierbar ist.
Bildgebungskomponenten von bildgebenden medizinischen Einrichtungen, wie etwa Röntgenstrahler oder -detektoren, sind oftmals beweglich gelagert, um beispielsweise Projektionsbilder aus unterschiedlichen Blickrichtungen zu erfassen. Andere Anwendungen sind die Tomographie oder die Tomosynthese, bei denen aus unterschiedlichen Richtungen aufgenommene Projektionsdaten zum Erzeugen von dreidimensionalen Bildern erfasst werden. Die Stromzuführungen, insbesondere Leitungen, müssen so angeordnet werden, dass die hierfür notwendigen Rotations- und Längsbewegungen der Bildgebungskomponenten durchgeführt werden können. Bei manchen Röntgeneinrichtungen, wie etwa C-Bogenröntgeneinrichtungen, sind hierbei Bewegungen um mehr als fünf Achsen involviert. Die Leitungen werden bei den Bewegungen in Regel mechanisch beansprucht. Insbesondere an Gelenkstellen können hierbei Beschädigungen der Stromzuführungen durch Verschleiß auftreten.
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, eine bildgebende medizinische Einrichtung mit verbesserter Kabelführung anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Eine bildgebende medizinische Einrichtung, insbesondere C-Bogenröntgeneinrichtung oder Computertomograph, umfasst zumindest eine Bildgebungskomponente zum Erzeugen von Bilddaten eines in einem Untersuchungsbereich gelagerten Patienten, welche bezüglich des Untersuchungsbereichs derart verschwenkbar geführt bzw. gelagert ist, dass die Bildgebungskomponente bezüglich einer durch den Untersuchungsbereich verlaufenden Orbitaldrehachse in unterschiedlichen orbitalen Winkelstellungen positionierbar ist. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine mit der Bildgebungskomponente verbundene, flexible Leitung in einer, insbesondere beweglich gelagerten, Energieführungskette (auch: Energiekette, E-Kette, Schleppkette) beweglich gelagert ist. Die Energieführungskette weist mehrere miteinander gelenkig verbundene Kettenglieder auf, die jeweils Längsabschnitte der zumindest einen flexiblen Leitung aufnehmen, wobei die Kettenglieder der Energieführungskette bei jeder orbitalen Winkelstellung der Bildgebungskomponente innerhalb eines kugelschalensegmentförmigen Bereichs um den Untersuchungsbereich angeordnet sind.
Schnelle Orbitalbewegungen der Bildgebungskomponente um die Orbitaldrehachse sind beispielsweise bei der Erzeugung von dreidimensionalen Bilddaten des Untersuchungsobjektes üblich. Diese gehen im Allgemeinen mit einer starken mechanischen Beanspruchung der Leitungen bzw. Kabelstränge einher, die mit der bewegten, insbesondere rotierenden, Bildgebungskomponente verbunden sind. Mit der Energieführungskette, die in einem für die Drehbewegung optimierten kugelschalensegmentförmigen Bereich um das Untersuchungsgebiet angeordnet ist, wird die mechanische Beanspruchung auf die darin geführten flexiblen Leitungen, insbesondere Kabelstränge, minimiert. Die innerhalb der Energieführungskette angeordneten Leitungen sind daher gut vor Verschleiß geschützt.
Die bildgebende medizinische Einrichtung ist vorzugsweise als Röntgeneinrichtung, beispielsweise als Röntgeneinrichtung der Angiografie oder als Computertomograph ausgebildet. Entsprechend ist in Ausgestaltung vorgesehen, dass die beweglich gelagerte Bildgebungskomponente einen Röntgendetektor, Röntgenstrahler und/oder eine Blendeneinheit umfasst. In einer möglichen Ausgestaltung sind der Röntgendetektor und der Röntgenstrahler von einem C-förmigen Tragarm getragen und dem Untersuchungsbereich jeweils gegenüberliegend angeordnet. Der Tragarm ist entlang einer Führung verstellbar, die zumindest einen kreisförmigen Abschnitt aufweist, so dass die Bildgebungskomponente um die Orbitaldrehachse verschwenkbar ist.
In Ausgestaltung ist vorgesehen, die Energieführungskette derart U-förmig innerhalb des kugelschalenförmigen Bereichs anzuordnen, dass die relative Ausdehnung zweier parallel zueinander verlaufende, über einen dazwischenliegenden Umlenkbereich miteinander verbundene Kettenabschnitte von der orbitalen Winkelstellung, in der die zumindest eine Bildgebungskomponente positioniert ist, abhängt. Mit anderen Worten verbindet somit die Energieführungskette eine beweglich geführte Anschlussstelle mit einer stationären Anschlussstelle derart, dass die Länge der Kettenabschnitte von der Position der beweglichen Komponente abhängt, also für verschiedene orbitale Winkelstellung der Bildgebungskomponente unterschiedlich ist. Die Energieführungskette ist somit beweglich geführt und führt somit beim Verstellen der beweglichen Bildgebungskomponente um die Orbitaldrehachse eine Fahrbewegung aus, bei der sich die relative Ausdehnung der zwei parallel zueinander verlaufenden Kettenabschnitte ändert.
In Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zumindest ein erstes Ende der Energieführungskette zumindest mittelbar über einen Tragarm mit der beweglich geführten Bildgebungskomponente fest verbunden ist und ein zweites Ende der Energieführungskette mit einer stationären Komponente der bildgebenden medizinischen Einrichtung fest verbunden ist. Der Tragarm ist beispielsweise im Wesentlichen C-förmig ausgebildet und trägt an seinen Enden einen Röntgendetektor und einen Röntgenstrahler derart, dass diese dem Untersuchungsbereich jeweils gegenüberliegend angeordnet sind. Mit anderen Worten bildet der Tragarm eine erste Anschlussstelle für das erste Ende die Energieführungskette mit der beweglichen Komponente, wobei das gegenüberliegende zweite Ende der Energieführungskette mit der stationären Komponente verbunden ist.
In Ausgestaltung ist vorgesehen, ein am ersten Ende befindliches endseitiges Kettenglied mit dem Tragarm und ein am zweiten Ende der Energieführungskette befindliches endseitiges Kettenglied mit der stationären Komponente fest zu verbinden.
In Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Energieführungskette U-förmig innerhalb des kugelschalenförmigen Bereichs angeordnet ist und die Ausdehnung eines Kettenabschnitts längs eines Abschnitts des Tragarms von der orbitalen Winkelstellung, in der die zumindest eine Bildgebungskomponente positioniert ist, abhängt. Die Energieführungskette führt somit beim Verstellen der beweglichen Bildgebungskomponente um die Orbitaldrehachse eine Fahrbewegung aus, bei der sich die Ausdehnung eines i. A. mehrere Kettenglieder umfassende Kettenabschnitts längs des Tragarms ändert.
In Ausgestaltung sind aufeinanderfolge Kettenglieder der Energieführungskette über Gelenkachsen aufweisende Gelenke miteinander verbunden.
In einem Ausführungsbeispiel ist die zumindest eine Bildgebungskomponente bezüglich einer senkrecht zur Orbitaldrehachse verlaufenden Angulardrehachse schwenkbar gelagert. Die Gelenkachsen der Kettenglieder sind in radialer Richtung auf ein Drehzentrum, welches von dem Schnittpunkt zwischen Orbitaldrehachse und Angulardrehachse gebildet ist, gerichtet. Ausführungen mit Bildgebungskomponenten, die sowohl bezüglich einer Orbital- und einer Angulardrehachse verstellbar geführt sind, sind beispielweise ganz allgemein im Bereich der C-Bogenröntgeneinrichtungen oder im Bereich der Röntgeneinrichtung für die Angiographie bekannt. Diese bildgebenden medizinischen Einrichtungen weisen in der Regel den bereits genannten, die Bildgebungskomponenten tragenden C-förmigen Tragarm auf. Dieser Tragarm kann beispielsweise eine Führung, insbesondere teleskopische Führung, aufweisen, welche zumindest einen kreisbogenförmigen Abschnitt aufweist, der sich in Umfangsrichtung um die Orbitaldrehachse erstreckt. Die Angulardrehachse verläuft senkrecht zur Orbitaldrehachse und durch den Untersuchungsbereich derart, dass das Drehzentrum, also der Schnittpunkt der Angular- und Orbitaldrehachse im Wesentlichen zentral im Untersuchungsbereich liegt. Die Anordnung der Energieführungskette im kugelsegmentschalenförmigen Bereich derart, dass die Gelenkachsen der Kettenglieder radial auf das Drehzentrum gerichtet sind, ist vorteilhaft, da in diesem Fall die Angular- bzw. Orbitalbewegungen um die Angulardrehachse bzw. Orbitaldrehachse allenfalls unwesentlich beeinträchtigt wird. Auf diese Weise ist eine definierte Kabelbewegung bei miniertem Verschleiß sichergestellt.
In Weiterbildung sind mehrere, zueinander parallel verlaufende Energieführungsketten mit jeweils gelenkig miteinander verbundenen Kettengliedern in dem kugelschalensegmentförmigen Bereich angeordnet, wobei in den Kettengliedern der weiteren Energieführungsketten Längsabschnitte von weiteren flexiblen Leitung aufgenommen sind. Auf diese Weise können weitere Leitungen insbesondere zur Stromzuführung von weiteren beweglich gelagerten Komponenten wie etwa Antriebe für die Angular- und/oder Orbitalbewegungen oder dergleichen definiert geführt und vor mechanischer Überbeanspruchung geschützt werden.
Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die in den Zeichnungsfiguren gezeigten Ausführungsbeispiele verwiesen. Es zeigen in einer schematischen Darstellung:

1: eine bildgebende medizinische Einrichtung mit einem C-förmigen Tragarm und einer Energieführungskette zum Führen von Stromzuleitungen in einer perspektivischen Darstellung;
2: eine perspektivische Darstellung eines Teilbereichs der medizinischen Einrichtung von 1;
3: eine weitere perspektivische Darstellung eines Teilbereichs der medizinischen Einrichtung von 1.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine bildgebende medizinische Einrichtung 1, welche in der exemplarisch gezeigten Ausgestaltung als Röntgeneinrichtung der Angiographie ausgebildet ist. Die bildgebende medizinische Einrichtung 1 umfasst ein C-förmigen Tragarm 2, welcher über ein in 1 lediglich schematischen dargestelltes Deckenstativ 3 mit der Raumdecke fest verbunden ist.
In einer anderen Ausgestaltung ist der Tragarm 2 über ein Bodenstativ mit dem Raumboden fest verbunden. Alternativ hierzu ist vorgesehen, den Tragarm 2 beispielsweise an einer mobilen bzw. verfahrbaren Basisstation, die frei im Raum positionierbar ist, anzuordnen.
An einem Ende des C-förmigen Tragarms 2 ist ein Röntgendetektor 5 angeordnet. An dem anderen Ende des C-förmigen Tragarms 2 ist ein Röntgenstrahler 6 mit Blendeneinheit 7 derart angeordnet, dass der Röntgenstrahler 6 und der Röntgendetektor 5 sich jeweils auf gegenüberliegenden Seiten eines Untersuchungsbereichs U befinden. Im Untersuchungsbereich U befindet sich typischerweise ein in 1 nicht explizit dargestellte Patiententisch zur Lagerung eines zu untersuchenden Patienten. Kabelführungen bzw. flexible Leitungen, insbesondere zur Stromzuführung für Bildgebungskomponenten B wie den bereits genannten Röntgenstrahler 6, der Blendeneinheit 7 und/oder dem Röntgendetektor 5 sind außerhalb einer in 3 transparent dargestellten Einhausung 8 in Wellrohren 9, 10 geführt.
Der Tragarm 2 ist um eine Orbitaldrehachse O und um eine hierzu senkrecht verlaufende Angulardrehachse A drehbar gelagert. Eine Führung 4 mit einem kreisbogenförmigen Abschnitt führt den Tragarm 2 derart, dass eine Bewegung um die Orbitaldrehachse O ermöglicht sind.
Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, den Tragarm 2 beispielsweise um eine Hochachse H schwenkbar zu lagern, um verschiedene Körperbereiche des im Untersuchungsbereich U gelagerten Patienten zu erreichen und mit Hilfe der Bildgebungskomponenten B abbilden zu können. Der Tragarm 2 kann ferner bezüglich der Raumdecke oder des Raumbodens verschiebbar gelagert sein, so dass zumindest Längsbewegungen im Raum ermöglich sind. Die Führung von Leitungen bzw. Kabelsträngen erfolgt zumindest für die Orbitaldrehbewegung um die Orbitaldrehachse O, vorzugsweise für alle Rotations- oder Translationsbewegungsfreiheitsgrade, in Energieführungsketten.
Eine Energieführungskette 11, deren Ausbildung und Anordnung zur Durchführung der Angular- und Orbitaldrehbewegungen um die Angulardrehachse A und die Orbitaldrehachse O angepasst ist, befindet sich innerhalb der Einhausung 8 und ist im Detail in 2 und 3 gezeigt. Zur besseren Darstellung der Energiekette 11 ist die Einhausung 8 in 2 und 3 nur zum Teil gezeigt. Die Energieführungskette 11 befindet sich hierbei unabhängig von der Winkelstellung des Tragarms 2 bezüglich der Orbitaldrehachse O oder der Angulardrehachse A in einem kugelschalensegmentförmigen Bereich um den Untersuchungsbereich U.
Innerhalb der Energieführungskette 11 sind in nicht näher dargestellter Art und Weise flexible Leitungen insbesondere zur Stromzuführung geführt. Die Energieführungskette 11 umfasst eine Vielzahl von miteinander gelenkig verbundene Kettenglieder 12, die jeweils Längsabschnitte von darin geführten flexiblen Leitungen aufnehmen. Die Kettenglieder 12 sind über Gelenkachsen G miteinander verbunden, die sich parallel zu einer radialen Richtung erstrecken und auf das Drehzentrum Z gerichtet sind.
In Weiterbildung ist vorgesehen, mehrere Energieketten 11 zur Aufnahme von weiteren Leitungen bzw. Kabelsträngen in dem von der Einhausung 8 vorgegebenen kugelschalensegmentförmigen Bereich anzuordnen.
Die Energiekette 11 ist innerhalb der Einhausung 8 beweglich geführt. Zumindest ein an einem ersten Ende 13 befindliches endseitige Kettenglied 14 ist fest mit dem C-förmigen Tragarm 2 verbunden und bildet somit eine erste Anschlussstelle der Energiekette 11 mit einer beweglichen Komponente. Zumindest ein an dem gegenüberliegenden zweiten Ende 15 befindliches weiteres endseitiges Ketteglied 16 ist fest mit einer stationären Komponente, beispielsweise mit der Einhausung 8 verbunden und bildet somit eine weitere Anschlussstelle der Energiekette 11 mit einem unbeweglichen Teil.
Die Energiekette 11 verläuft schlaufen- bzw. U-förmig innerhalb der Einhausung 8 und weist somit zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Kettenabschnitte 17, 18 auf, die über einen Umlenkbereich 19 miteinander verbunden sind.
Die relative Ausdehnung der Kettenabschnitte 17, 18 zueinander und entlang des C-förmigen Tragarms 2 hängen von der Winkelstellung der Bildgebungskomponente B um die Orbitaldrehachse O ab, d. h. bei einer Orbitalbewegung der Bildgebungskomponente B führt die Energiekette 11 eine Fahrbewegung entlang einer U-förmigen Bahn durch und stellt damit eine definierte, verschleißarme Kabelbewegung für die darin geführten Leitungen sicher.
Obwohl die Erfindung im Detail mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht hierdurch eingeschränkt. Andere Variationen und Kombinationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne vom wesentlichen Gedanken der Erfindung zu abzuweichen.

Claims

Bildgebende medizinische Einrichtung (1), insbesondere Röntgeneinrichtung, mit zumindest einer Bildgebungskomponente (B, 5, 6, 7) zum Erzeugen von Bilddaten eines in einem Untersuchungsbereich (U) gelagerten Untersuchungsobjektes, insbesondere Patienten, welche bezüglich des Untersuchungsbereichs (U) derart verschwenkbar geführt ist, dass die Bildgebungskomponente (B, 5, 6, 7) bezüglich einer durch den Untersuchungsbereich (U) verlaufenden Orbitaldrehachse (0) in unterschiedlichen orbitalen Winkelstellungen positionierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine mit der Bildgebungskomponente (B, 5, 6, 7) verbundene, flexible Leitung in einer Energieführungskette (11) beweglich gelagert ist, welche mehrere miteinander gelenkig verbundene Kettenglieder (12) aufweist, die jeweils Längsabschnitte der zumindest einen flexiblen Leitung aufnehmen, wobei die Kettenglieder (12) der Energieführungskette (11) für jede orbitale Winkelstellung der Bildgebungskomponente (B, 5, 6, 7) innerhalb eines kugelschalensegmentförmigen Bereichs um den Untersuchungsbereich (U) angeordnet sind.
Bildgebende medizinische Einrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildgebungskomponente (B, 5, 6, 7) als Röntgendetektor (5), Röntgenstrahler (6) ober Blendeneinheit (7) umfasst.
Bildgebende medizinische Einrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieführungskette (11) U-förmig innerhalb des kugelschalensegmentförmigen Bereichs angeordnet ist, wobei die relative Ausdehnung zweier parallel zueinander verlaufende Kettenabschnitte von der orbitalen Winkelstellung, in der die zumindest eine Bildgebungskomponente (B, 5, 6, 7) positioniert ist, abhängt.
Bildgebende medizinische Einrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erstes Ende der Energieführungskette (11) zumindest mittelbar über einen Tragarm (2) mit der beweglich geführten Bildgebungskomponente (B, 5, 6, 7) fest verbunden ist und ein zweites Ende der Energieführungskette (11) mit einer stationären Komponente der bildgebenden medizinischen Einrichtung (1) fest verbunden ist.
Bildgebende medizinische Einrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein am ersten Ende befindliche endseitige Kettenglied mit dem Tragarm und ein am zweiten Ende befindliche endseitige Kettenglied mit der stationären Komponente fest verbunden ist.
Bildgebende medizinische Einrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieführungskette (11) U-förmig innerhalb des kugelschalenförmigen Bereichs angeordnet ist, wobei die Ausdehnung eines Kettenabschnitts längs eines Abschnitts des Tragarms (2) von der orbitalen Winkelstellung, in der die zumindest eine Bildgebungskomponente positioniert ist, abhängt.
Bildgebende medizinische Einrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinanderfolge Kettenglieder (12) über Gelenkachsen (G) aufweisende Gelenke miteinander verbunden sind.
Bildgebende medizinische Einrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Bildgebungskomponente (B, 5, 6, 7) bezüglich einer senkrecht zur Orbitaldrehachse (0) verlaufenden Angulardrehachse (A) schwenkbar gelagert ist und die Gelenkachsen (G) der Kettenglieder (12) in radialer Richtung auf ein Drehzentrum (Z), welches von dem Schnittpunkt zwischen Orbitaldrehachse (O) und Angulardrehachse (A) gebildet ist, gerichtet sind.
Bildgebende medizinische Einrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, zueinander parallel verlaufende Energieführungsketten (11) mit jeweils gelenkig miteinander verbundenen Kettenglieder (12) in dem kugelschalensegmentförmigen Bereich angeordnet sind, wobei in den Kettengliedern (12) der weiteren Energieführungsketten (11) Längsabschnitte von weiteren flexiblen Leitung aufgenommen sind.