DE102021210847A1

DE102021210847A1 - Steuerung einer Patiententischbewegung

Info

Publication number: DE102021210847A1
Application number: DE102021210847.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Buchbinder; Wolfgang Enge; Johannes Jäger
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2021-09-28
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2023-03-30
Also published as: CN219896264U

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zum Verstellen eines Patiententischs umfassend- ein an dem Patiententisch angeordnetes und von einer Bedienperson greifbares Bedienelement, wobei das Bedienelement eine Sensoreinheit umfasst, die ausgebildet ist, eine Bedienkraft für eine Bewegung des Patiententischs in wenigstens zwei Freiheitsgraden gleichzeitig zu erfassen,- wenigstens zwei Motoren jeweils zum Verstellen des Patiententischs in einem der wenigstens zwei Freiheitsgrade, und- eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, die wenigstens zwei Motoren in Abhängigkeit von Messdaten der Sensoreinheit anzusteuern.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Verstellen eines Patiententischs in mehreren verschiedenen Freiheitsgraden. Die Erfindung betrifft auch einen entsprechenden Patiententisch, eine medizinische Vorrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren.
Patiententische werden im medizinischen Bereich insbesondere für die medizinische Bildgebung und/oder für Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorgänge, beispielsweise chirurgische Eingriffe, verwendet. Beispielsweise kann ein Patiententisch also einer Bildgebungseinrichtung oder anderen medizinischen Vorrichtung zugeordnet sein, beispielsweise einer Computertomographieeinrichtung.
Patiententische können dabei mehrere, insbesondere drei Bewegungsachsen bzw. Bewegungsfreiheitsgrade aufweisen. Bspw. können Patiententische in der Höhe verstellt werden (1. Freiheitsgrad). Ein Tischoberbau, welcher zur Aufnahme einer Patientenliege zur Positionierung eines Patienten dient, kann wenigstens entlang seiner Längsachse verstellbar ausgebildet sein (2. Freiheitsgrad). Die Patientenliege selbst kann entlang ihrer Längsachse ggü. dem Tischoberbau verstellt werden (3. Freiheitsgrad). Für jede Bewegungsachse kann jeweils wenigstens ein Motor zum automatischen Verstellen entlang der Bewegungsachse vorgesehen sein.
Insbesondere bei Betätigung eines Bedienelementes einer Bedienschnittstelle, die typischerweise an der Gantry oder einer Zentraleinheit der medizinischen Vorrichtung angeordnet ist, kann ein automatisches Verfahren der Patientenliege und somit des darauf platzierten Patienten erfolgen. Insbesondere kann so ein gewünschter Untersuchungsbereich eines auf der Patientenliege befindlichen Patienten im Isozentrum einer Bildgebungseinrichtung angeordnet werden.
Die drei Bewegungsachsen können typischerweise von Personal in einer medizinischen Umgebung, bspw. einem Krankhaus oder einer Arztpraxis über ein Bedienelement einer Bedienschnittstelle an einer Gantry der medizinischen Vorrichtung bewegt werden, sodass sich während der Bewegungssteuerung die Bedienperson vom Patiententisch und dem Patienten abwenden muss.
Daneben sind in bekannten Systemen systemseitig bspw. genau zwei Verfahrgeschwindigkeiten für die automatische bzw. motorisch unterstützte Patiententischbewegung hinterlegt, sodass bspw. das Verstellen der typischerweise 2 m langen Patientenliege relativ zum Tischoberbau über die gesamte Verstellstrecke sehr lange dauern kann.
In verschiedenen Situationen ist gewünscht, eine Bewegung des Patiententischs auch manuell bewirken zu können. Eine rein manuelle Bewegung durch eine von einem Bediener ausgeübte manuelle Bedienkraft kann bei Belastung der Patientenliege durch einen Patienten aber erschwert bis unmöglich sein. Insbesondere bei Untersuchungs- und/oder Behandlungsvorgängen, insbesondere Interventionen, ist eine leichtgängige, händische und direkte Bewegbarkeit der Patientenliege erforderlich.
Das deutsche Gebrauchsmuster DE 20 2018 005 507 beschreibt eine Patientenlagerungseinrichtung, bei der die Patientenliege von einer Steuereinrichtung mittels eines ansteuerbaren Motors entlang ihrer Längsachse verfahren werden kann. Die Patientenliege umfasst zu diesem Zweck ein Bedienelement mit einem eine Bedienkraft und Bedienrichtung vermessenden Kraftsensor, wobei die Steuereinrichtung den Motor in Abhängigkeit der Kraftmesswerte ansteuert. Eine motorisch angetriebene Bewegung der Patientenlagerungseinrichtung in einem weiteren Freiheitsgrad erfolgt hier wie eingangs beschrieben über ein Bedienelement an der Gantry, mit vorab definierter Geschwindigkeit und nach vor oder nach einem motorischen Verstellen der Patientenliege.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel bereitzustellen, die eine flexiblere, besser an Nutzerpräferenzen oder Situationsvorgaben angepasste Patiententischbewegung ermöglichen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verstellbewegung des Patiententischs in mehreren Freiheitsgraden gleichzeitig zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein System zum Verstellen eines Patiententischs, entsprechenden Patiententisch, medizinische Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum Verstellen eines Patiententischs gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte und/oder alternative, vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Nachstehend wird die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe in Bezug auf das beanspruchte Verfahren als auch in Bezug auf die beanspruchten Vorrichtungen beschrieben. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen sind ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können gegenständliche Ansprüche (die beispielsweise auf ein Verfahren gerichtet sind) auch mit Merkmalen, die in Zusammenhang mit einer der Vorrichtungen beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet sein. Die entsprechenden funktionalen Merkmale des Verfahrens werden dabei durch entsprechende gegenständliche Module oder Einheiten ausgebildet.
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein System zum Verstellen eines Patiententischs. Das System umfasst ein an dem Patiententisch angeordnetes und von einer Bedienperson greifbares Bedienelement, wobei das Bedienelement eine Sensoreinheit umfasst, die ausgebildet ist, eine Bedienkraft für eine Bewegung des Patiententischs in wenigstens zwei Freiheitsgraden gleichzeitig zu erfassen. Das System umfasst auch wenigstens zwei Motoren jeweils zum Verstellen des Patiententischs in einem der wenigstens zwei Freiheitsgrade. Das System umfasst weiter eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, die wenigstens zwei Motoren in Abhängigkeit von Messdaten der Sensoreinheit anzusteuern.
Ein erfindungsgemäßer Patiententisch ist in bevorzugter Implementierung wie eingangs beschrieben ausgebildet. Er kann eine Vertikaleinheit, eine Horizontaleinheit und eine darauf angeordnete Patientenliege aufweisen. Die Vertikaleinheit ist ausgebildet, die Horizontaleinheit samt Patientenliege in vertikaler Richtung, also der Höhe zu verstellen. Die Horizontaleinheit ist ausgebildet, entlang der bzw. relativ zur Vertikaleinheit, insbesondere in Längsrichtung, verstellt zu werden. Die Patientenliege ist ausgebildet, entlang der bzw. relativ zu der Horizontaleinheit verstellt zu werden, wiederum bevorzugt in Längsrichtung. Diese drei Bewegungen des Patiententischs bzw. einzelner seiner Komponenten erfolgen also in drei verschiedenen Freiheitsgraden bzw. drei verschiedenen Bewegungsachsen.
Es können weiterhin zusätzliche Freiheitsgrade bzw. Bewegungsachsen des Patiententischs vorgesehen sein. Bspw. kann die Patientenliege oder die Horizontaleinheit ausgebildet sein, in Querrichtung verstellt oder um eine Vertikalachse rotiert bzw. verkippt zu werden.
Die Bewegung entlang eines jeden Freiheitsgrades wird erfindungsgemäß mittels wenigstens eines Motors bewirkt. Entsprechend umfasst das System für jeden Freiheitsgrad wenigstens einen Motor, in Ausführungen mehr als einen Motor pro Freiheitsgrad. Ein Motor ist dabei auf bekannte Weise bevorzugt als Elektro- bzw. Servomotor ausgebildet.
Das Bedienelement ist an dem Patiententisch angeordnet. In Ausführungen ist das Bedienelement leicht zugänglich und gut erreichbar für eine Bedienperson ausgebildet. In bevorzugten Ausführungen ist das Bedienelement an der Patientenliege oder der Horizontaleinheit angeordnet, bspw. entlang einer Längsseite der Patientenliege oder der Horizontaleinheit mittig angeordnet. Derart ist die Bedienperson während der Bedienung sehr dicht beim Patienten. Alternativ kann das Bedienelement an einer Stirn- oder Fußseite des Patiententischs angeordnet sein. Bevorzugt ist das Bedienelement zumindest teilweise nach oben gerichtet, um die Zugänglichkeit für die Bedienperson zu verbessern.
In Implementierungen ist das Bedienelement als Joystick oder Griff-artiges Bedienelement ausgebildet, welches manuell von der Bedienperson berührt, ergriffen bzw. umgriffen werden kann.
Das Bedienelement umfasst eine Sensoreinheit, die ausgebildet ist, eine durch die Bedienperson eingebrachte Bedienkraft zu erfassen. Die Sensoreinheit ist insbesondere ausgebildet, eine Bedienkraft für eine Bewegung des Patiententisches in mehreren Freiheitsgraden gleichzeitig zu erfassen. Mit anderen Worten kann die Sensoreinheit gleichzeitig eine Bedienkraft für eine Bewegung in einer ersten und eine Bedienkraft für eine Bewegung in wenigstens einer zweiten Bewegungsrichtung erfassen.
Das Bedienelement kann bspw. nach links, rechts, vorne, hinten, oben oder unten oder dergleichen relativ zu seinem Anbindungspunkt am Patiententisch kippbar oder verstellbar ausgebildet sein. Dabei entsprechen jeweils zwei entgegengesetzte Bewegungen zusammen einem der Freiheitsgrade des Patiententischs. Bspw. entspricht eine Auslenkung des Bedienelements nach links oder rechts einer gewünschten Längsbewegung der Patientenliege, eine Auslenkung des Bedienelements nach vorne oder hinten einer gewünschten Längsbewegung des Horizontalmoduls oder dergleichen. Beide (oder allg. mehrere) Nutzervorgaben entsprechend mehrerer gewünschter Verstellbewegungen in verschiedenen Freiheitsgraden können mittels erfindungsgemäßem Bedienelement parallel erfasst werden. Die Auslenkung des Bedienelements in einer Bewegungsrichtung kann dabei zu einem gewünschten Kraftbetrag korrelieren. Die Richtung der Auslenkung kann einer Kraft- und damit gewünschten Bewegungsrichtung korrelieren.
Dies ermöglicht ein zeitgleiches bzw. paralleles Erfassen einer Nutzervorgabe für mehr als nur eine Bewegungsrichtung. auch ein gleichzeitiges Verstellen des Patiententisches in mehr als nur einer Bewegungsrichtung nach spezifischen Nutzervorgaben.
Die Sensoreinheit ist insbesondere ausgebildet, anhand der Bedienrichtung die Bedienkraft einer der möglichen Bewegungsrichtungen zuzuweisen.
Die Sensoreinheit umfasst in Ausführungen wenigstens einen Kraftsensor, der ausgebildet ist, eine Bedienkraft bzw. Bedienrichtung für alle Freiheitsgrade des Patiententischs zu erfassen. In diesen Ausführungen ist der Kraftsensor als mehrdimensionaler Kraftsensor ausgebildet, bei dem wie oben beschrieben eine oder mehrere Bedienrichtungen einen Freiheitsgrad des Patiententischs repräsentieren können.
In alternativen, bevorzugten Ausführungen umfasst die Sensoreinheit mehrere richtungssensitive Kraftsensoren, wobei jeder Kraftsensor ausgebildet ist, die Bedienkraft/Bedienrichtung für einen der Freiheitsgrade zu erfassen. Hier wird über jeden messenden Kraftsensor selbst der Freiheitsgrad definiert, für welchen eine Bewegung entsprechend der Bedienkraft erfolgen soll.
Geeignete, als Kraftsensor einsetzbare Kraftaufnehmer sind hinlänglich bekannt. Bspw. kann der Kraftsensor als ein Force-Touch-Sensor und/oder als Drucksensor und/oder als ein Piezosensor ausgebildet sein. Force-Touch-Sensoren wurden bereits für andersartige Bedieneinrichtungen vorgeschlagen und liefern nicht nur eine Information über eine Berührung (und gegebenenfalls deren Position), sondern zudem auch über die Berührkraft, hier die Bedienkraft. Force-Touch-Sensoren können beispielsweise folienartig verfügbar sein und so insbesondere um eine berührbare Oberfläche des Bedienelements gelegt werden. Neben Force-Touch-Sensoren können selbstverständlich zusätzlich oder alternativ auch andere Arten von Kraftsensoren eingesetzt werden, insbesondere Drucksensoren und/oder Piezosensoren.
Die Sensoreinheit bzw. das Bedienelement ist ferner ausgebildet, die Sensormessdaten an die Steuereinheit des Systems, bspw. über eine entsprechende Datenschnittstelle, zur Weiterverarbeitung bereitzustellen.
Die Steuereinheit ist ausgebildet, die wenigstens zwei Motoren in Abhängigkeit von Messdaten der Sensoreinheit anzusteuern. Mit anderen Worten ist die Steuereinheit ausgebildet, basierend bzw. unter Auswertung bzw. unter Verwendung der Messdaten der Sensoreinheit Steuersignale für die Motoren zu erzeugen und an die Motoren zu übergeben. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, die Messdaten der Sensoreinheit quasi instantan, also in Echtzeit bzw. in Quasi-Echtzeit , also ohne nennenswerten Zeitverzug, in Steuersignale umzuwandeln und an die Motoren zu übergeben. Derart wird die Nutzervorgabe über das Bedienelement direkt bzw. unmittelbar in eine Verstellbewegung des Patiententischs übersetzt.
Die Steuervorrichtung ist weiter vorteilhaft eingerichtet, entsprechend der unterschiedlichen Bewegungsrichtungen, die in den Messdaten der Sensoreinheit kodiert sein können, die den Bewegungsrichtungen entsprechenden Motoren zu identifizieren und anzusteuern. Die Steuervorrichtung kann also ausgebildet sein, entsprechend ermittelter Bedienrichtungsinformation die anzusteuernden Motoren auszuwählen.
Die Steuervorrichtung ist allgemein zur Durchführung von Datenverarbeitungsprozessen und zur Erzeugung elektrischer Signale, insbesondere der Steuersignale für die Motoren, eingerichtet. Hierzu kann die Steuervorrichtung wenigstens eine Recheneinheit aufweisen. Die Recheneinheit kann teilweise in Form von Hardware und/oder Software ausgebildet sein. Die Recheneinheit kann z.B. einen Prozessor, z.B. in Form einer CPU oder dergleichen umfassen. Die Recheneinheit ist bevorzugt als zentrale Recheneinheit, z.B. als eine Recheneinheit mit einem oder mehreren Prozessoren ausgebildet. Die Steuervorrichtung kann insbesondere zumindest teilweise als Steuerungsrechner (engl. system control) einer medizinischen Vorrichtung oder als ein Teil desselben ausgebildet sein. Die Steuervorrichtung kann erfindungsgemäß Untereinheiten bzw. Submodule umfassen, die zur Ausführung eines oder mehrerer Teilschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet sind. Gemäß weiteren Implementierungen können Funktionalitäten und Komponenten der Steuervorrichtung in einer dezentralisierten Weise über mehrere Steuermodule des erfindungsgemäßen Systems verteilt sein. Bspw. kann die Steuervorrichtung zumindest teilweise im zentralen Steuerrechner einer medizinischen Vorrichtung und/oder teilweise als programmierbare Logik eines Motorsteuerungsmoduls ausgebildet sein. Die verschiedenen Einheiten und Module der Steuervorrichtung können erfindungsgemäß über eine entsprechende Datenschnittstelle zum Datenaustausch ausgebildet sein.
Die Steuervorrichtung weist in Ausführungen einen Datenspeicher auf, und zwar insbesondere einen durch die Einheiten bzw. Module der Steuervorrichtung lesbaren, nicht-flüchtigen Datenspeicher wie eine Festplatte, eine CD-ROM, eine DVD, eine Blu-Ray Disc, eine Diskette, einen Flash-Speicher oder dergleichen. Auf dem Datenspeicher können bspw. Lookup-Tabellen abrufbar hinterlegt sein, die insbesondere für einen jeden Freiheitsgrad des Patiententischs einen Zusammenhang zwischen einer am Bedienelement eingebrachten, gemessenen Bedienkraft und einer Verstellgeschwindigkeit oder dergleichen, angeben. Durch den Zusammenhang zwischen eingebrachter Bedienkraft und Verstellgeschwindigkeit ist auch ein Zusammenhang zwischen Zeit und (absoluter oder relativer) Soll-Position der zu verstellenden Komponente des Patiententischs entlang einer jeden Bewegungsrichtung vorgegeben. Auch Soll-Positionen können über die Zeit aufgetragen und geschwindigkeitsabhängig im Datenspeicher abrufbar hinterlegt sein.
Die von der Steuervorrichtung umfasste Datenschnittstelle ist zum Datenaustausch mit der Sensoreinheit und den Motoren oder zum Datenaustausch zwischen Untereinheiten der Steuervorrichtung untereinander ausgebildet. Die Schnittstelle kann insofern in Form von einer oder mehreren einzelnen Datenschnittstellen implementiert sein, welche ein Hardware- und/oder Software-Interface, z.B. einen PCI-Bus, eine USB-Schnittstelle, eine Fire-Wire-Schnittstelle, eine ZigBee- oder eine Bluetooth-Schnittstelle aufweisen können. Die Schnittstelle kann ferner eine Schnittstelle eines Kommunikationsnetzwerks aufweisen, wobei das Kommunikationsnetzwerk ein Local Area Network (LAN), beispielsweise ein Intranet oder ein Wide Area Network (WAN) aufweisen kann. Entsprechend können die ein oder mehreren Datenschnittstellen eine LAN-Schnittstelle oder eine Wireless LAN-Schnittstelle (WLAN oder Wi-Fi) aufweisen.
In bevorzugter Implementierung ist die Steuereinheit ausgebildet, die wenigstens zwei Motoren gleichzeitig in Abhängigkeit der Messdaten der Sensoreinheit anzusteuern. Mit anderen Worten ermöglicht das zeitgleiche Erfassen der Messdaten bzw. von Nutzervorgaben für mehrere Freiheitsgrade ein zeitgleiches bzw. paralleles Ansteuern mehrerer Motoren des Systems und damit ein zeitgleiches Verstellen des Patiententisches in mehr als nur einer Bewegungsrichtung nach spezifischen Nutzervorgaben. Derart kann bspw. eine Bewegung besonders feinfühlig in mehreren Bewegungsrichtungen durch die Bedienperson gesteuert werden. Andererseits kann ein schnelles Verstellen des Patiententischs erreicht werden, wenn größere Verstellwege überwunden werden müssen, denn die Verstellgeschwindigkeiten können erfindungsgemäß durch die Bedienperson vorgegeben werden. Systemseitig vorgegebene Standard-Geschwindigkeitswerte werden hier von der Steuereinheit ignoriert bzw. ausgesetzt.
Der Patiententisch kann auch deshalb besonders schnell von einer Ist-Position in eine Soll-Position verfahren werden, da Bewegungen in verschiedenen Freiheitsgraden erfindungsgemäß zeitgleich ausgeführt werden können. Die Erfindung ermöglicht also eine Benutzer-spezifische Patiententischbewegung für mehr als nur einen Freiheitsgrad.
Entsprechend dieser Ausführung sind auch die mehreren Motoren, ausgebildet, den Patiententisch gleichzeitig zu verstellen. Dabei trägt die Erfindung bspw. der Tatsache Rechnung, dass die Motoren und ggf. weitere Antriebskomponenten sich selbst bei Ausführung einer Verstellbewegung in ihrem Freiheitsgrad durch eine parallele Verstellbewegung entlang eines weiteren Freiheitsgrads in Bewegung befinden können.
Insbesondere ist das erfindungsgemäße System ausgebildet, eine manuelle Bewegungsteuerung für den Patiententisch in drei Freiheitsgraden in Ist-Zeit bzw. Quasi-Istzeit zu realisieren, wobei für jeden der Freiheitsgrade eine individuelle Bewegungsgeschwindigkeit eingestellt werden kann.
In besonders bevorzugten Implementierungen ist die Steuereinheit ausgebildet, Steuersignale jeweils für einen der wenigstens zwei Motoren entsprechend eines ersten Freiheitsgrads in Abhängigkeit von Messdaten der Sensoreinheit bezüglich wenigstens eines zweiten Freiheitsgrads zu erzeugen. Mit anderen Worten ist die Steuereinheit ausgebildet, Steuersignale für einen Motor zur Ausführung einer Bewegung in einem Freiheitsgrad unter Berücksichtigung bzw. in Anpassung an Messdaten bzw. Nutzervorgaben bzgl. einer gewünschten Bewegung in einem weiteren Freiheitsgrad zu erzeugen.
Die Erfindung implementiert also hiermit eine Lösung zur Abstimmung von parallelen Bewegungen des Patiententisches in unterschiedlichen Bewegungsrichtungen. Damit kann bspw. sicherheitstechnischen Vorgaben Rechnung getragen werden, die besonders im Bereich der Medizintechnik zur Verringerung eines Verletzungsrisikos für Mensch bzw. eines Beschädigungsrisikos für die medizinische Vorrichtung immer angewandt werden müssen. Zusätzlich kann so ein höherer Patientenkomfort erreicht werden.
Bspw. kann die Steuervorrichtung ausgebildet sein, ein Steuersignal entsprechend einer gedrosselten Bewegungsgeschwindigkeit (also unterhalb eines durch eine Bedienkraft vorgegebenen Geschwindigkeitswerts) für einen ersten Freiheitsgrad zu erzeugen, wenn die Bedienkraft in wenigstens einem weiteren Freiheitsgrad einen vorab definierten Schwellwert überschreitet oder dergleichen. Jeweilige Schwellwerte können bspw. auch in dem Datenspeicher der Steuervorrichtung abrufbar hinterlegt sein.
In weiteren vorteilhaften Ausführungen der Erfindung umfasst die Sensoreinheit für jeden Freiheitsgrad einen Positionssensor zum Erfassen einer aktuellen Ist-Position des Patiententisches. In anderen Ausführungen kann auch nur ein Positionssensor für einen der Freiheitsgrade vorgesehen sein.
Das Erfassen einer Ist-Position mittels Positionssensor betrifft in Ausführungen das Erfassen einer Ist-Position einer Komponente des Patiententischs, insbesondere das Erfassen einer Ist-Position der Vertikaleinheit, der Horizontaleinheit und/oder der Patientenliege. Bevorzugt werden Ist-Positionen für mehrere Freiheitsgrade des Patiententischs erfasst.
Der wenigstens eine Positionssensor ist in bevorzugter Ausführung getrennt von dem wenigstens einen Kraftsensor der Sensoreinheit ausgebildet. Verschiedene Möglichkeiten der Ausgestaltung des Positionssensors sind hinlänglich bekannt. Der Positionssensor kann ausgebildet sein, eine Absolutposition oder eine Relativposition anzugeben. Der Positionssensor kann nach verschiedenen physikalischen Messprinzipien ausgebildet sein. Bevorzugt handelt es sich bei dem wenigstens einen Positionssensor um einen Absolutwertgeber. Alternativ kann der Positionssensor als optischer Positionssensor ausgebildet sein.
Der wenigstens eine Positionssensor ist, so wie der wenigstens eine Kraftsensor, ausgebildet, seine Messdaten bzgl. einer Ist-Position über die Datenschnittstelle der Steuervorrichtung in weiterverarbeitbarer Form bereitzustellen.
Die Steuervorrichtung ist weiter vorteilhaft ausgebildet, für wenigstens einen ersten Freiheitsgrad einen Vergleich zwischen der aktuellen Ist-Position mit einer durch die für den ersten Freiheitsgrad von der Sensoreinheit erfassten Messdaten vorgegebenen Soll-Position durchzuführen und wenigstens den Motor zum Verstellen des Patiententischs in einem zweiten Freiheitsgrad in Abhängigkeit eines Vergleichsergebnisses anzusteuern.
Der Vergleich zwischen einer aktuellen Ist-Position und einer Soll-Position entspricht im Wesentlichen einer Schleppfehler-Analyse. Eine Schleppfehler-Überwachung kann erfindungsgemäß kontinuierlich durchgeführt werden oder wiederholt, also mehrfach in kurzen zeitlichen Abständen während einer Verstellbewegung des Patiententischs erfolgen. Der Vergleich zwischen aktueller Ist-Position und Soll-Position dient bspw. dazu, ein Auffahren einer Komponente des Patiententischs in einer Bewegungsrichtung auf ein Hindernis, bspw. den Patienten oder anderes medizinisches Gerät oder Equipment zu erkennen. Andersartige Bewegungsfehler werden dadurch ebenfalls angezeigt, wenn auch nicht identifiziert.
Zeigt das Vergleichsergebnis eine Übereinstimmung zwischen Ist-Position und Soll-Position an, erfolgt die gewünschte Bewegung in dem jeweiligen Freiheitsgrad störungsfrei. Steuersignale für Bewegungen in weiteren Bewegungsrichtungen können unverändert insbesondere gemäß der Nutzervorgaben beibehalten werden. Wird jedoch eine Abweichung zwischen Ist-Position und Soll-Position festgestellt, ist die Steuervorrichtung eingerichtet, eine Anpassung eines Steuersignals für einen Motor vorzunehmen, der für eine Verstellbewegung in einer anderen Bewegungsrichtung zuständig ist.
Entsprechend ist in einer bevorzugten Implementierung die Steuervorrichtung ausgebildet, wenigstens einen Bewegungsparameter zur Steuerung einer Bewegung in dem zweiten Freiheitsgrad anzupassen, wenn das Vergleichsergebnis eine Abweichung zwischen Ist-Position und Soll-Position in dem ersten Freiheitsgrad anzeigt. Derart ist das erfindungsgemäße System ausgebildet, auf Bewegungsfehler in einem der Freiheitsgrade mit einer Anpassung der Bewegung des Patiententischs in wenigstens einem weiteren Freiheitsgrad zu reagieren.
Bei dem Bewegungsparameter handelt es sich in Ausführungen der Erfindung bspw. um die Verstellgeschwindigkeit. Diese wird erfindungsgemäß reduziert oder erhöht. Die Anpassung der Verstellgeschwindigkeit kann von dem Wert des Vergleichsergebnis abhängen. Bspw. kann die Geschwindigkeitsanpassungen bei einer kleineren Abweichung zwischen Ist-Position und Soll-Position kleiner ausfallen und bei einer größeren Abweichung entsprechend größer ausfallen. In Ausführungen kann die Verstellgeschwindigkeit in den weiteren Bewegungsrichtungen auf null gesetzt werden. Was einem (Not-) Stopp des Patiententischs entspricht. Ein weiterer anpassbarer Bewegungsparameter kann die Bewegungsrichtung sein, diese kann invertiert werden. Damit wird ein Entfernen eines die Verstellbewegung entlang des ersten Freiheitsgrads behindernden Gegenstandes erleichtert. Alternativ oder zusätzlich können bspw. im Datenspeicher hinterlegte Beschleunigungsrampen (umfassend Rampen zum Anfahren und/oder Abbremsen einer Verstellbewegung) angepasst werden, bspw. um schneller eine Verstellbewegung zu stoppen. Auch die Zielposition für eine Verstellbewegung kann angepasst werden, insbesondere kann eine sofortige Anpassung der Zielposition auf eine aktuelle Ist-Position eines zweiten Freiheitsgrads erfolgen, um den Patiententisch schnellstmöglich zu stoppen.
In weiteren Ausführungen der Erfindung umfasst das System ein Aktivierungs- bzw. Deaktivierungselement zum Aktivieren/Deaktivieren des Bedienelements. Wird das Aktivierungs-/Deaktivierungselement betätigt, wird das Bedienelement aktiviert und es können Nutzervorgaben über das Bedienelement zur Bewegungssteuerung eingegeben werden. Wird das Aktivierungs-/Deaktivierungselement erneut betätigt, wird das Bedienelement deaktiviert. Eine Bewegungssteuerung per Bedienelement ist in diesem Zustand nicht möglich. Das Aktivierungs-/Deaktivierungselement ermöglicht also einen Wechsel zwischen einer rein manuellen Bewegungssteuerung des Patiententischs und einer systemseitigen, automatischen Bewegungssteuerung nach vorab festgelegten Standard-Bewegungsparametern, die ebenfalls spezifisch für die verschiedenen Freiheitsgrade bspw. ebenfalls im Datenspeicher abrufbar hinterlegt sind. Standard-Bewegungsparameter können ebenfalls Verstellgeschwindigkeiten, Anfahr- und Abbremsbeschleunigungsrampen, Zielpositionen und/oder dergleichen umfassen. Standard-Bewegungsparameter können bspw. spezifisch für eine medizinische Prozedur sein, die mittels einer medizinischen Vorrichtung umfassend den Patiententisch ausgeführt werden soll. Bspw. kann eine computertomographische Bilddatenerfassung mittels Spiral-Scan einen spezifischen Vorschub der Patientenliege während des Scans erfordern. Hier kann eine vorab definierte Start- und Zielposition sowie eine definierte, vom Scanprotokoll abhängige Verstellgeschwindigkeit als Standard-Bewegungsparameter hinterlegt sein.
Entsprechend ist in Ausführungen der Erfindung auch ausgebildet, die wenigstens zwei Motoren anhand zentral vorgegebener Bewegungsparameter anzusteuern, wenn das Bedienelement deaktiviert ist.
Derart ist das System zum Bewegen eines Patiententischs besonders flexibel ausgebildet, denn es ermöglicht eine rein manuelle Bedienung mittels Bedienelement sowie eine Standard-Bewegungssteuerung für den Patiententisch ohne Nutzerinteraktion.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt auch einen Patiententisch umfassend ein erfindungsgemäßes System zum Verstellen des Patiententischs. Der Patiententisch kann insbesondere wie oben beschrieben ausgebildet sein.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine medizinische Vorrichtung umfassend einen Patiententisch und ein erfindungsgemäßes System zum Verstellen des Patiententischs.
Eine medizinische Vorrichtung im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine gegenständliche medizinische Vorrichtung. Die medizinische Vorrichtung wird zur Behandlung und/oder Untersuchung eines Patienten eingesetzt. Die medizinische Vorrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, eine medizinische Prozedur durchzuführen und/oder zu unterstützen. Die medizinische Prozedur kann eine bildgebende und/oder interventionelle und/oder therapeutische Prozedur aber auch eine Überwachung eines Patienten umfassen. Insbesondere kann die medizinische Vorrichtung eine bildgebende Modalität umfassen, wie beispielsweise ein Magnetresonanzgerät, ein Einzelphotonenemissionstomographie-Gerät (SPECT-Gerät), ein Positronen-Emissions-Tomographie-Gerät (PET-Gerät), ein Computertomograph, ein Ultraschall-Gerät, ein Röntgengerät oder ein als C-Bogen-Gerät ausgebildetes Röntgengerät. Die bildgebende Modalität kann auch ein kombiniertes medizinisches Bildgebungsgerät sein, welches eine beliebige Kombination aus mehreren der genannten bildgebenden Modalitäten umfasst. Ferner kann die medizinische Vorrichtung eine Interventions- und/oder Therapievorrichtung aufweisen, wie etwa eine Biopsievorrichtung, eine Strahlen- bzw. Radiotherapievorrichtung zur Bestrahlung eines Patienten, und/oder eine Eingriffsvorrichtung zur Durchführung eines, insbesondere minimalinvasiven, Eingriffs. Die Behandlung und/oder Untersuchung und/oder Überwachung des Patienten mittels der medizinischen Vorrichtung wird in Ausführungen typischerweise von einer Bedienperson, beispielsweise Pflegepersonal, technischem Personal, Röntgenassistenzpersonal oder Ärztinnen, unterstützt bzw. gesteuert. Das Unterstützen bzw. Steuern umfasst in bevorzugten Ausführungen auch eine manuelle Bewegungssteuerung für den Patiententisch mittels Bedienelement.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bewegen eines Patiententisches umfassend mehrere Schritte. Ein erster Schritt ist auf ein gleichzeitiges Erfassen einer Bedienkraft und ggf. einer Bedienrichtung mittels einer Sensoreinheit eines an dem Patiententisch angeordneten und von einer Bedienperson greifbaren Bedienelements in wenigstens zwei Freiheitsgraden gerichtet. Ein zweiter Schritt ist auf ein Ansteuern von wenigstens zwei Motoren des Patiententischs, jeweils ausgebildet zum Verstellen des Patiententischs in einem der wenigstens zwei Freiheitsgrade, in Abhängigkeit von Messdaten der Sensoreinheit, gerichtet.
In besonders bevorzugter Implementierung umfasst der Schritt des Ansteuerns der wenigstens zwei Motoren, dass die zwei Motoren gleichzeitig angesteuert werden, sodass die wenigstens zwei Motoren weiter eine gleichzeitige Verstellbewegung des Patiententischs in wenigstens zwei Freiheitsgraden gleichzeitig bewirken.
In weiterer, besonders bevorzugter Implementierung umfasst der Schritt des Ansteuerns der wenigstens zwei Motoren in Abhängigkeit der Messdaten der Sensoreinheit, dass Steuersignale für einen der wenigstens zwei Motoren entsprechend eines ersten Freiheitsgrads in Abhängigkeit von Messdaten der Sensoreinheit bezüglich wenigstens eines zweiten Freiheitsgrads erzeugt werden. Derart ermöglicht die Erfindung, die Bewegungssteuerung für einen Freiheitsgrad vorteilhaft an eine gleichzeitige Bewegung in wenigstens einem anderen Freiheitsgrad anzupassen.
Weitere Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen der vorgeschlagenen Vorrichtungen. Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen/Aspekte können ebenso auf die anderen beanspruchten Gegenstände übertragen werden und umgekehrt.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Durch diese Beschreibung erfolgt keine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele. In verschiedenen Figuren sind gleiche Komponenten mit identischen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen:

1 eine Perspektiv-Ansicht einer medizinischen Vorrichtung in Form einer Magnetresonanztomographen umfassend einen Patiententisch und ein System zum Verstellen des Patiententischs in einer Ausführung der Erfindung,
2 eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Systems in einer Ausführung der Erfindung, und
3 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Ausführung der Erfindung.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen medizinischen Vorrichtung 100 umfassend ein erfindungsgemäßes System zum Verstellen eines Patiententischs 1 sowie den Patiententisch 1 an sich.
Die medizinische Vorrichtung 100 ist hier als Magnetresonanztomographie-Anlage 100 ausgebildet, die als Zentraleinheit eine Gantry 30 aufweist. In der Gantry 30 befindet sich eine Spulenanordnung zur Erzeugung eines Magnetfeldes bzw. zur Erzeugung von Gradientenfeldern. In der Gantry befindet sich eine Öffnung 31 (engl. bore), umfassend das Isozentrum der Bildgebungsanlage. Das Isozentrum wird definiert durch eine Position mit maximaler Magnetfeldhomogenität innerhalb der Öffnung 31. Ein Patient wird für eine Bilddatenerzeugung mittels Magnetresonanztomographie im Isozentrum positioniert.
Zu diesem Zweck umfasst die medizinische Vorrichtung 100 einen Patiententisch 1. Diese weist ein Vertikaleinheit 2 in Form eines Vertikalmoduls auf. Auf dieser ist eine Horizontaleinheit 33 in Form eines Horizontalmoduls angeordnet. Das Vertikalmodul 2 ist ausgebildet, das Horizontalmodul mittels eines Motors 34 über einen Linearantrieb und eine lediglich angedeutete Scherenhubkinematik gemäß einem ersten Freiheitsgrad des Patiententischs 1 in der Höhe zu verstellen. Das Horizontalmodul 33 läßt sich über den Motor 35 entlang seiner Längsachse relativ zum Vertikalmodul verstellen, um das Horizontalmodul 33 bspw. nahe an bzw. direkt vor die Öffnung 31 der Gantry 30 zu bringen. Dies entspricht einem zweiten Freiheitsgrad des Patiententischs 1. Das Horizontalmodul 33 trägt weiter eine Patientenliege 3. Die Patientenliege 3 ist nun ebenfalls in Längsrichtung 4 mittels eines Motors 36 relativ zu Horizontalmodul 33 und Vertikalmodul 2 verschiebbar gelagert. Dies entspricht einem dritten Freiheitsgrad des Patiententischs 1.
Das erfindungsgemäße System zur Bewegung des Patiententischs 1 umfasst auch eine Steuereinheit 40, die ausgebildet ist, die Motoren 34, 35, 36 für eine Bewegung in den genannten Freiheitsgraden anzusteuern. Die Steuereinheit 40 ist insbesondere ausgebildet, die Motoren 34, 35, 36 gleichzeitig anzusteuern, sodass sie eine im Wesentlichen gleichzeitige Bewegung des Patiententischs 1 in allen drei Bewegungsrichtungen bewirken können.
Die Steuereinheit 40 ist teilweise als zentraler Steuerrechner der medizinischen Vorrichtung 100 ausgebildet. Die Steuereinheit 40 umfasst also eine zentrale Recheneinheit 41 des Steuerrechners. Die Steuereinheit 40 umfasst ferner einzelne im Patiententisch 1 angeordnete Motorcontroller 44, 45, 46 jeweils zur Steuerung eines der Motoren 34, 35, 36.
Die zentrale Recheneinheit 41 kann einerseits über eine Datenschnittstelle 42 mit einer Bedienschnittstelle 32 der medizinischen Vorrichtung 100, hier in Form eines an der Gantry 30 angeordneten Touch Displays 32 in Datenverbindung stehen. Über die Datenschnittstelle 42 kann die Steuereinheit 40 mit einem manuellen Bedienelement 6 in Datenaustausch stehen, das weiter unten noch näher beschrieben wird. Über Datenschnittstelle 42 können auch Sub-Module der Steuereinheit 40 miteinander kommunizieren, bspw. die Motorcontroller 34, 35, 36 untereinander oder mit einem Datenspeicher 43 des Steuerrechners.
Über die Bedienschnittstelle 32 kann eine Bedienperson bspw. ein für einen aktuellen Patienten gewünschtes Scan-Protokoll anwählen. In den dem gewählten Scan-Protokoll entsprechenden Steuerdaten sind Bewegungsvorgaben umfasst, nach denen sich der Patiententisch 1 bspw. in Vorbereitung des Scans und/oder während des Scans bewegen muss. Die zentrale Recheneinheit 41 wählt dann basierend auf den über Datenschnittstelle 42 übertragenen Bewegungsvorgaben die entsprechenden Standard-Bewegungsparameter aus, die bevorzugt in Datenspeicher 43 des Steuerrechners der medizinischen Vorrichtung 100, jeweils für eine Vielzahl von verschiedenen Scan-Protokollen abrufbar hinterlegt sind, und erzeugt entsprechende Steuersignale für eine automatische, motorisch angetriebene Verstellbewegung des Patiententischs 1 und überträgt diese ggf. über die Motorcontroller 44, 45, 46 an die Motoren 34, 35, 36. Verstellbewegungen des Patiententischs 1, die über die Bedienschnittstelle 32 ausgelöst werden, werden typischerweise mit einer von wenigen, meist nur zwei, möglichen Verstellgeschwindigkeiten ausgeführt. Zudem erfolgt eine über die Bedienschnittstelle 32 ausgelöste Verstellbewegung in den verschiedenen Freiheitsgraden aus Sicherheitsgründen nur nacheinander. Weiter ist die Bedienperson bei der Eingabe am Touch Display 32 vom auf der Patientenliege 3 positionierten Patienten abgewandt.
Um eine Bewegungssteuerung für den Patiententisch 1 direkt und in räumlicher Nähe zum Patienten, flexibler und schneller realisieren zu können, ist in dieser Ausführung an der Patientenliege 3 seitlich und entlang ihrer Längsachse mittig ein Bedienelement 6 mittels eines geeigneten Befestigungsmittels 5 montiert, welches eine Sensoreinheit 7 zur Erfassung bzw.
Vermessung von Bedienkräften und ggf. Bedienrichtungen aufweist. Die Sensoreinheit 7 ist insbesondere eingerichtet, Bedienkräfte bzw. Bedienrichtungen in mehreren Freiheitsgraden des Patiententischs 1 zu erfassen. Die Sensoreinheit weist zu diesem Zweck einen mehrdimensionalen Kraftsensor 71 oder mehrere, bspw. drei richtungssensitive Kraftsensoren auf. Der bzw. die Kraftsensoren können beispielsweise als Force-Touch-Sensor, Drucksensor oder Piezo-Sensor ausgebildet sein; auch andere Ausgestaltungen von Kraftaufnehmern sind denkbar.
Konkret kann das Bedienelement 6 beispielsweise einen Griff bzw. ein Hebelelement oder Joystick umfassen, der von der Bedienperson manuell bevorzugt gleichzeitig in verschiedenen Richtungen, bspw. links, rechts, vorn, hinten oder unten, oben bewegt, also gekippt, geneigt oder verschoben werden kann. Jedes Richtungspaar entspricht dabei einem Freiheitsgrad des Patiententischs 1.
Vorliegend, weist das Bedienelement 6 auch ein als Teil der Datenschnittstelle 42 ausgebildetes Anschlussmittel 9 auf, welches ein zumindest teilweise als Spiralkabel 10 ausgeführtes Kabel und einen Anschlussstecker 11 umfasst, der in einen Steckanschluss 12 des Horizontalmoduls 33 eingesteckt werden kann, um die Versorgung des Bedienelements 6 mit elektrischer Energie sicherzustellen und eine Datenverbindung zur Steuereinrichtung 40 bzw. einzelner ihrer Sub-Module herzustellen. Insbesondere kann das Bedienelement 6 über das Anschlussmittel 9 direkt mit den einzelnen Motorcontrollern 44, 45, 46 zum Datenaustausch in Verbindung stehen. Das Anschlussmittel 9 kann dann alternativ und bevorzugt auch innenliegend, sprich innerhalb von Horizontalmodul 33 und/oder Vertikalmodul 2 verbaut sein.
Das erfindungsgemäße System zur Bewegung des Patiententischs 1 umfasst weiter ein Aktivierungs-/Deaktivierungselement 8 in Form eines Auslöseknopfes 8, der hier direkt neben dem Bedienelement 6 angeordnet ist. Bei (einmaliger) Betätigung des Auslöseknopfes 8 wird ein manueller Betriebsmodus für den Patiententisch 1 und damit auch Bedienelement 6 aktiviert. Im manuellen Betriebsmodus wird den mittels Bedienelement 6 erfassten Nutzervorgaben und den erfassten Bedienkräften/Bedienrichtungen entsprechenden Bewegungsparametern Vorrang vor zentral im Datenspeicher 43 hinterlegten Standard-Bewegungsparametern gegeben. Diese werden entsprechend im manuellen Betriebsmodus zumindest zeitweise ausgesetzt bzw. blockiert. Mit anderen Worten kann durch den Auslöseknopf 8 ein Betriebsmodus der Steuereinheit 40 aktiviert werden, in dem Kraftmesswerte des wenigstens einen Kraftsensors 7 ausgewertet werden, um mehrere der Motoren 34, 35, 36 gleichzeitig gemäß den in den jeweiligen Freiheitsgraden erfassten Bedienkräften anzusteuern.
Bei nochmaliger Betätigung des Auslöseknopfes 8 kann der manuelle Betriebsmodus bzw. das Bedienelement 6 wieder deaktiviert und damit Standard-Bewegungsparametern entsprechend einer Scan-Protokoll-Auswahl der Bedienperson Vorrang gegeben werden.
Die Steuereinheit 40 ist in der hier gezeigten Ausführung ausgebildet, Steuersignale jeweils für einen der Motoren 34, 35, 36 entsprechend eines ersten Freiheitsgrads in Abhängigkeit von Messdaten der Sensoreinheit 70 bezüglich wenigstens eines zweiten Freiheitsgrads zu erzeugen. Mit anderen Worten kann die Steuereinheit bei der Erzeugung von Steuersignalen für einen Bewegungsfreiheitsgrad Messdaten der Sensoreinheit bezüglich anderer Bewegungsfreiheitsgrade berücksichtigen. Dabei können mehrere Sub-Module der Steuereinheit 40 aktiv sein. Insbesondere kann die Steuereinheit 40 ausgebildet sein, eine Schleppfehler-Analyse für jeden Freiheitsgrad des Patiententischs 1 auszuführen.
Die Sensoreinheit 7 des erfindungsgemäßen Systems umfasst dazu insbesondere auch Positionssensoren 74, 75, 76 in Form von Absolutwertgebern, die in den einzelnen Einheiten des Patiententischs 1 angeordnet und jeweils ausgebildet sind, eine aktuelle Ist-Position einer entlang eines Freiheitsgrades bewegbaren Komponente des Patiententischs 1, bspw. der Patientenliege 3, während einer Verstellbewegung zu erfassen. Die Steuereinheit 40, insbesondere die Motorcontroller 44, 45, 46, sind dann ausgebildet, die für ihren Freiheitsgrad erfasste Ist-Position mit einer im Datenspeicher 43 der Steuereinheit 40 hinterlegten Soll-Position zu vergleichen und ein Vergleichsergebnis den übrigen Motorcontrollern bereitzustellen. Diese können nun abhängig vom Wert des Vergleichsergebnisses eine Anpassung wenigstens eines Bewegungsparameters für die Verstellbewegung in der zugehörigen Bewegungsrichtung veranlassen.
3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bewegung eines Patiententischs 1 in einer Ausführung. Das Verfahren umfasst mehrere Schritte.
2 zeigt dazu ein erfindungsgemäßes System zur Bewegung eines Patiententischs in einer Ausführung, wobei ein Fokus in 2 auf den Datenaustausch zwischen einzelnen Komponenten des Systems liegt.
In einem optionalen Schritt S10 erfolgt eine Aktivierung eines manuellen Betriebsmodus für den Patiententisch 1. Dazu wird durch eine Bedienperson der Aktivierungsknopf 8 einmalig gedrückt. Dies bewirkt eine Aktivierung des Bedienelementes 6 bzw. umfasster Kraftsensoren 71 der Sensoreinheit 7. Daneben kann das Betätigen des Aktivierungsknopfes 8 auch das Aufbauen von Kommunikationskanälen zwischen dem Bedienelement 6 und Sub-Modulen der Steuereinheit 40, insbesondere zu den Motorcontrollern 44, 45, 46 bzw. einzelnen Sub-Modulen untereinander, insbesondere zwischen den Motorcontrollern 44, 45, 46 umfassen. Die Motorcontroller 44, 45, 46 sind bspw. über einen als Teil der Datenschnittstelle 42 ausgebildeten CANBus verbunden. Daneben kann das Aktivieren auch ein Starten von erfindungsgemäß in den Motorcontrollern 44, 45, 46 hinterlegten programmierbaren Steuerroutinen PLC (PLC - engl: programmalbe logic controller) für eine manuelle Bewegungssteuerung umfassen.
Durch die Aktivierung des Bedienelements 6 werden durch die Steuerroutinen PLC in den Motorcontrollern zentrale, in den Motorcontrollern oder allgemeiner der Steuereinheit 40 hinterlegte, Standard-Bewegungsparameter zeitweise außer Kraft gesetzt.
In einem Schritt S20 erfolgt ein gleichzeitiges Erfassen einer Bedienkraft mittels Kraftsensorik der Sensoreinheit 7 des Bedienelements 6 in mehreren Freiheitsgraden. Dazu kann eine Bedienperson das Bedienelement 6 bspw. nach links, vorne und nach unten drücken, jeweils mit verschiedener Krafteinwirkung. Das Bedienelement 6 wird dabei zeitgleich in drei Bedienrichtungen aus seiner Nulllage gebracht. Für jede Bedienrichtung ist ein vorab definierter Spannungswertebereich umfassend einen Nulllagen-Wert vorgegeben bzw. eingestellt, der den gesamten Bedienradius abbildet. Je größer die in eine Bedienrichtung eingebrachte Bedienkraft, umso größer ist ggf. die Auslenkung des Bedienelements 6 bzw. umso größer ist der Abstand des für diese Bedienrichtung ausgegebenen analogen Spannungswerts von dem Nulllagen-Wert. Derart wird für zwei Freiheitsgrade ein analoges oder digitales Spannungssignal S1, S2, S3 entsprechend eines von dem Nulllagen-Wert abweichenden Spannungswertes erzeugt. Insbesondere kann das Vorzeichen der Spannungsänderung die gewünschte Bewegungsrichtung in dem Freiheitsgrad anzeigen. Das Erfassen der mindestens zwei analogen Spannungswerte umfasst auch ein Übertragen bzw. Bereitstellen der Werte an die aktivierten Steuerroutinen PLC der Motorcontroller, wie in 2 dargestellt ist. Über die gewählten Bedienrichtungen am Bedienelement 6 sind die gesteuerten Freiheitsgrade des Patiententischs 1 und die relevanten Motorcontroller klar definiert.
In einem Schritt S30 erfolgt nun eine Auswertung des übertragenen Spannungssignals S1, S2, S3. Jede der Steuerroutinen PLC fragt eine dem erhaltenen Spannungswert bzw. der jeweiligen Bedienkraft entsprechende Soll-Verstellgeschwindigkeit ab. Dazu können die Steuerroutinen PLC bspw. auf in dem Datenspeicher 43 hinterlegte und für den jeweiligen Freiheitsgrad spezifische Spannungs-Drehmomentsollwert-Kurven zugreifen.
In einem Schritt S40 tauschen die Steuerroutinen PLC die jeweils ermittelten Drehmoment-Sollwerte D1, D2, D3 und/oder die erfassten Spannungswerte S1, S2, S3 bspw. über den CANBus oder die zentrale Recheneinheit 41 untereinander aus und es erfolgt eine Anpassung von wenigstens einer Beschleunigungs- und oder Abbremsrampe für wenigstens einen Freiheitsgrad an die Drehmoment-Sollwerte bzw. Spannungswerte wenigstens eines anderen Freiheitsgrads. Mit anderen Worten wird in Schritt S40 die Gesamtbewegung des Patiententischs 1 quasi in Echtzeit harmonisiert, indem die Beschleunigungs- und/oder Abbremsrampen für die einzelnen Freiheitsgrade aufeinander abgestimmt werden. Derart werden in den Steuerroutinen PLC oder der zentralen Recheneinheit 41 bspw. Zeitinkremente und Drehmoment-Differenzen für jeden der Motoren 34, 35, 36 definiert, mit denen der Drehmomenten-Sollwert D1, D2, D3 erreicht werden soll.
Bspw. können erfindungsgemäß mehr Zeitinkremente und kleinere Drehmoment-Differenzen für einen Freiheitsgrad vorgesehen werden, wenn gleichzeitig für einen weiteren Freiheitsgrad eine besonders hoher Drehmoment-Sollwert vorgegeben wurde. In einem anderen Beispiel kann die Anzahl und Dauer der Zeitinkremente der Beschleunigungsrampen mehrerer Freiheitsgrade unabhängig von den zu erreichenden Drehmoment-Sollwerten aneinander angeglichen werden, um eine besonders gleichmäßige Gesamtbewegung zu erreichen.
Derart ist es erfindungsgemäß möglich, gleichzeitig zwei oder sogar drei Achsen in Ist-Zeit kombiniert zu bewegen und mit verschiedenen Geschwindigkeiten zu steuern und zu positionieren.
In einem weiteren Schritt S50 werden von den Motorcontrollern entsprechend den ermittelten Bewegungsparametern wiederholt Steuersignale ST1, ST2, ST3 erzeugt, und an die Motoren 34, 35, 36 übermittelt, um eine Bewegung in den verschiedenen Bewegungsrichtungen entsprechend der ermittelten Bewegungsparameter zu bewirken.
In einem optionalen Schritt S60 erfolgt für wenigstens einen, bevorzugt für alle Freiheitsgrade eine Schleppfehler-Analyse und ggf. eine Anpassung von Bewegungsparametern für wenigstens einen Freiheitsgrad entsprechend des Schleppfehlers. Zu diesem Zweck erfasst wenigstens ein Positionssensor 74, 75, 76 in Form eines Absolutwertgebers die aktuelle Ist-Position P1, P2, P3 der bewegten Komponenten des Patiententischs 1 und überträgt diese an die Motorcontroller 44, 45, 46 oder die zentrale Recheneinheit 41. Diese vergleichen die aktuellen Ist-Positionen mit den zuvor ermittelten Bewegungsparametern entsprechenden Soll-Positionen. Wird nun für eine der Bewegungsrichtungen ein Schleppfehler erkannt, bspw. verursacht durch das Auffahren des Patiententischs 1 auf ein Hindernis, bspw. einen Rollstuhl des Patienten, wird also eine Abweichung zwischen Ist- und Soll-Position in einem Freiheitsgrad ermittelt, sendet die zentrale Recheneinheit 41 insbesondere den Steuerroutinen PLC der übrigen Freiheitsgrade entsprechende Signale ΔP1, ΔP2, ΔP3. Die Steuerroutinen passen daraufhin Drehmoment-Sollwerte D1, D2, D3, Zielpositionen in der Bewegungsrichtung und/oder Beschleunigungs- oder Abbremsrampen an und erstellen geänderte Steuersignale für die Motoren 34, 35, 36.
Schritt S60 wird erfindungsgemäß wiederholt, bevorzugt in regelmäßigen zeitlichen Abständen, bspw. alle fünf Sekunden, durchgeführt, um die Gesamtdauer der Bewegung des Patiententischs 1 zu überwachen und ggf. Schutzmaßnahmen einleiten zu können.
Der Patiententisch, wird nun bevorzugt in allen gleichzeitig ausgeführten Bewegungen kontrolliert abgebremst oder zumindest verlangsamt. In Ausführungen kann auch eine Richtungsumkehr in wenigstens einer Bewegungsrichtung eingeleitet werden.
Wo noch nicht explizit geschehen, jedoch sinnvoll und im Sinne der Erfindung, können einzelne Ausführungsbeispiele, einzelne ihrer Teilaspekte oder Merkmale miteinander kombiniert bzw. ausgetauscht werden, ohne den Rahmen der hiesigen Erfindung zu verlassen. Mit Bezug zu einem Ausführungsbeispiel beschriebene Vorteile der Erfindung treffen ohne explizite Nennung, wo übertragbar, auch auf andere Ausführungsbeispiele zu.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202018005507 [0008]

Claims

System zum Verstellen eines Patiententischs (1) umfassend - ein an dem Patiententisch angeordnetes und von einer Bedienperson greifbares Bedienelement (6), wobei das Bedienelement eine Sensoreinheit (7) umfasst, die ausgebildet ist, eine Bedienkraft für eine Bewegung des Patiententischs in wenigstens zwei Freiheitsgraden gleichzeitig zu erfassen, - wenigstens zwei Motoren (34, 35, 36) jeweils zum Verstellen des Patiententischs in einem der wenigstens zwei Freiheitsgrade, und - eine Steuereinheit (40), die ausgebildet ist, die wenigstens zwei Motoren in Abhängigkeit von Messdaten der Sensoreinheit anzusteuern.
System nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinheit ausgebildet ist, die wenigstens zwei Motoren gleichzeitig in Abhängigkeit der Messdaten (S1, S2, S3) der Sensoreinheit anzusteuern.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, Steuersignale jeweils für einen der wenigstens zwei Motoren (34) entsprechend eines ersten Freiheitsgrads in Abhängigkeit von Messdaten (S2, S3) der Sensoreinheit bezüglich wenigstens eines zweiten Freiheitsgrads zu erzeugen.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sensoreinheit für jeden Freiheitsgrad einen richtungssensitiven Kraftsensor (71) umfasst.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sensoreinheit für jeden Freiheitsgrad einen Positionssensor (74, 75, 76) zum Erfassen einer aktuellen Ist-Position des Patiententisches umfasst.
System nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, für wenigstens einen ersten Freiheitsgrad einen Vergleich zwischen der aktuellen Ist-Position mit einer durch die für den ersten Freiheitsgrad von der Sensoreinheit erfassten Messdaten vorgegebenen Soll-Position durchzuführen und wenigstens den Motor zum Verstellen des Patiententischs in einem zweiten Freiheitsgrad in Abhängigkeit eines Vergleichsergebnisses (ΔP1, ΔP2, ΔP3) anzusteuern.
System nach Anspruch 6, wobei ein Bewegungsparameter zur Steuerung einer Bewegung in dem zweiten Freiheitsgrad angepasst wird, wenn das Vergleichsergebnis eine Abweichung zwischen Ist-Position und Soll-Position in dem ersten Freiheitsgrad anzeigt.
System nach Anspruch 7, wobei der Bewegungsparameter wenigstens ein Parameter aus der Gruppe folgender Parameter ist: Verstellgeschwindigkeit, Verstellrichtung, Zielposition, Beschleunigung.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend ein Aktivierungs-/Deaktivierungselement (8) zum Aktivieren/Deaktivieren des Bedienelements.
System nach Anspruch 9, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, die wenigstens zwei Motoren anhand zentral vorgegebener Bewegungsparameter anzusteuern, wenn das Bedienelement deaktiviert ist.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Patiententisch eine Vertikaleinheit (2), eine Horizontaleinheit (33) und eine darauf angeordnete Patientenliege (3) umfasst, wobei die Vertikaleinheit ausgebildet ist, die Horizontaleinheit samt Patientenliege in vertikaler Richtung zu verstellen und die Horizontaleinheit horizontal entlang der Vertikaleinheit verstellbar und die Patientenliege horizontal entlang der Horizontaleinheit verstellbar ausgebildet ist.
Patiententisch (1), umfassend ein System zum Verstellen des Patiententischs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
Medizinische Vorrichtung (100) umfassend einen Patiententisch und ein System zum Verstellen des Patiententischs (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Verfahren zum Bewegen eines Patiententisches (1) umfassend die Schritte: - Gleichzeitiges Erfassen (S20) einer Bedienkraft mittels einer Sensoreinheit (7) eines an dem Patiententisch angeordneten und von einer Bedienperson greifbaren Bedienelements (6) in wenigstens zwei Freiheitsgraden, und - Ansteuern (S50) von wenigstens zwei Motoren (34, 35, 36) des Patiententischs, jeweils ausgebildet zum Verstellen des Patiententischs in einem der wenigstens zwei Freiheitsgrade, in Abhängigkeit von Messdaten (S1, S2, S3) der Sensoreinheit.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die wenigstens zwei Motoren gleichzeitig in Abhängigkeit der Messdaten der Sensoreinheit angesteuert werden, wobei Steuersignale (ST1, ST2, ST3) für einen der wenigstens zwei Motoren (34) entsprechend eines ersten Freiheitsgrads in Abhängigkeit von Messdaten (S2, S3) der Sensoreinheit bezüglich wenigstens eines zweiten Freiheitsgrads erzeugt werden.