DE10347733A1

DE10347733A1 - Motorisch verstellbares Röntgengerät

Info

Publication number: DE10347733A1
Application number: DE10347733A
Authority: DE
Inventors: Udo Heinze; Peter Nögel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2023-10-15
Also published as: JP2005118558A; DE10347733B4; CN100496397C; US20050117710A1; JP4518901B2; CN1654013A; US7175346B2

Abstract

Ein motorisch verstellbares Röntgengerät weist einen vom Bediener zur Verstellung eines C-Bogens (1) zu betätigenden, mit dem C-Bogen (1) mechanisch verbundenen Geber (4, 4a, 4b, 4c) auf, der sowohl zur Verstellung eines Angulationswinkels (alpha) als auch eines Orbitalwinkels (phi) des C-Bogens (1) vorgesehen ist. Durch Betätigung des Gebers (4, 4a, 4b, 4c) kann insbesondere die Geschwindigkeit der Verstellung des C-Bogens (1) vorgebbar sein.

Description

Die Erfindung betrifft ein motorisch verstellbares Röntgengerät mit einem C-Bogen und einem vom Bediener zur Verstellung des C-Bogens zu betätigenden Geber. Ein derartiges Röntgengerät ist beispielsweise aus der DE 42 37 013 C2 bekannt.

C-Bogen-Röntgengeräte weisen typischerweise bewegliche Teile mit hohem Gewicht auf. Zur Erleichterung der Bedienung eines Röntgengerätes weist dieses in einer beispielsweise aus der CH 197 996 A bekannten Ausführungsform einen Elektromotor auf, dessen Drehmoment das Gewicht mindestens eines beweglichen Teiles mindestens teilweise ausgleicht. In einer aus der DE 42 37 013 C2 bekannten Bauweise weist ein C-Bogen-Röntgengerät einen Elektromotor als Stellglied in einem Regelkreis auf, wobei als Sollwertgeber ein vom Bediener zu betätigender Geber vorgesehen und die vom Bediener aufgebrachte Kraft die Führungsgröße ist. Die Regelgröße ist in diesem Fall eine Beschleunigung des Röntgengerätes. Auf diese Weise soll der Bediener den Eindruck gewinnen, dass er das Röntgengerät mit wesentlichen kleineren Massen bzw. Trägheitsmomenten bewegt. Im Unterstützungsmodus ist die unterstützende Kraft also kleiner als die Reibungskraft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bedienungskomfort eines motorisch verstellbaren C-Bogen-Röntgengerätes weiter zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Röntgengerät mit den Merkmalen des Anspruches 1. Dieses Röntgengerät weist einen motorisch verstellbaren C-Bogen auf, wobei zu dessen Verstellung ein vom Bediener zu betätigender Geber vorgesehen ist. Der Geber ist sowohl zur Verstellung eines Angulationswinkels als auch eines Orbitalwinkels des C-Bogens vorgesehen. Der Benutzer ist dadurch in die Lage versetzt, den Geber ähnlich wie beispielsweise einen herkömmlichen Handgriff zu greifen und damit den C-Bogen intuitiv zu bedienen, d.h. beliebige Bewegungen in Umfangsrichtung (Orbitalbewegungen) und senkrecht dazu (Angulations-Richtung) zu steuern. Der Geber weist bevorzugt Sensoren auf oder wirkt mit solchen zusammen, die ein taktiles oder in anderer Weise sensorisches Gefühl für die Bewegung des C-Bogens bei der Bedienung ermöglichen. Kraft- oder Wegaufnehmer des Gebers können kapazitiv, induktiv, piezo-elektrisch oder nach sonstigen Prinzipien arbeiten. In jedem Fall wird aus der vom Geber aufgenommenen Richtungs-Information die Richtung ermittelt, in die der C-Bogen bewegt werden soll. Aus der vom Geber aufgenommenen Kraft- und Winkelinformation wird die Geschwindigkeit, mit der der C-Bogen bewegt werden soll, ermittelt. Die entsprechenden Sollwerte werden für eine Geschwindigkeitsregelung verwendet. Durch Betätigung des Gebers ist also die Geschwindigkeit der Bewegung des C-Bogens vorgebbar.

Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist der Geber in der Art einer am C-Bogen oder an einem mit diesem mechanisch verbundenen Teil, beispielsweise Bildaufnahmesystem, angebrachten Reling, auch als Servo-Reling bezeichnet, ausgebildet. Diese ist vorzugsweise ähnlich einem herkömmlichen Handgriff geformt. Somit ist ein einziges, intuitiv bedienbares Bedienelement ausreichend, um sämtliche möglichen Bewegungen des C-Bogens zu steuern. Sofern mehrere nicht notwendigerweise gleichartige Bedienelemente am C-Bogen und/oder am an diesem gehaltenen Bildaufnahmesystem oder Röntgenstrahler angeordnet sind, ist zur Verstellung des C-Bogens ein beliebiges Bedienelement, d.h. ein beliebiger Geber nutzbar.

Nach einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung ist der Geber als auf dem C-Bogen angeordnete, vorzugsweise um dessen gesamten Umfang gelegte, Sensorhaut ausgebildet. Damit steht ein ausgedehnter, insbesondere ring- oder mantelförmiger Oberflächenbereich des C-Bogens als Sensorfläche zur Verfügung. Der Bediener greift den C-Bogen an der Sensorhaut in der gleichen Weise, in der er einen nicht servounterstützt verstellbaren C-Bogen greifen würde. Ähnlich wie in der vorgenannten Ausgestaltung mit Servo-Reling tritt die Servo-Unterstützung damit für den Benutzer nahezu unmerklich in Kraft, wobei die Bedienung in gewohnter, bei Röntgengeräten mit ausschließlich manuell, nicht motorisch unterstützt verstellbarem C-Bogen üblicher Weise erfolgt.

Nach einer dritten bevorzugten Ausgestaltung ist ein Zentralsensor vorgesehen, welcher die in der Aufhängung des C-Bogens wirkenden Kräfte erfasst. Werden diese Kräfte durch mechanische Einwirkung des Benutzers auf den C-Bogen geändert, so löst dies die Servo-Unterstützung bei der Bewegung des C-Bogens aus. Somit wirkt der gesamte C-Bogen einschließlich aller an diesem befestigten Teile zusammen mit dem Zentralsensor als Geber. Ein Gewichtsausgleich des C-Bogens ist dabei, wie auch in den beiden vorgenannten Ausgestaltungen, nicht erforderlich. Das Röntgengerät ist damit insgesamt gewichtssparend gestaltet.

Bevorzugt ist in jeder der genannten Ausführungsformen die Empfindlichkeit der Servo-Steuerung einstellbar. Beispielsweise ist durch Änderung der Zeitkonstanten der Bewegung das Gefühl unterschiedlicher C-Bogen-Massen vermittelbar. Ebenso können beispielsweise Parameter, die eine Reibung simulieren, variiert werden. Es besteht auch die Möglichkeit, mehrere Arten von Gebern bei einem einzigen C-Bogen-Röntgengerät zu kombinieren.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist die Steuerung des C-Bogen-Röntgengerätes mit einem Totmann-Schalter verknüpft. Auf diese Weise wird die Wahrscheinlichkeit unbeabsichtigter Fehlbedienungen drastisch gemindert. Zusätzlich oder alternativ ist vorzugsweise eine Überwachungseinrichtung vorgesehen, welche Bewegungszustände des C-Bogens detektiert und im Fall von Störungen in die Servo-Steuerung eingreift. Solche Störungen sind beispielsweise zu hohe Beschleunigungen des C-Bo gens. Bei Erreichen einer Endposition des C-Bogens ist die Abschaltung des motorischen Antriebs vorgesehen.

Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass durch eine mehrdimensionale Erfassung der vom Bediener zur Verstellung eines C-Bogens eines Röntgengerätes aufgebrachten Kraft die Bedienung des Röntgengerätes trotz motorischer Betätigung des C-Bogens im Wesentlichen der Bedienung eines herkömmlichen C-Bogen-Röntgengerätes ohne Servounterstützung entspricht.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines C-Bogen-Röntgengerätes,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines C-Bogen-Röntgengerätes und
3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines C-Bogen-Röntgengerätes.
Einander entsprechende oder gleich wirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In den 1 bis 3 ist jeweils ein Röntgengerät mit einem C-Bogen 1, einem an dessen einem Ende angeordneten Röntgenstrahler 2 und einem an dessen anderem Ende angeordneten Bildaufnahmesystem 3 dargestellt. In jedem Ausführungsbeispiel ist, in unterschiedlichen Formen, mindestens ein Geber 4, 4a, 4b, 4c zur servo-unterstützten Verstellung des C-Bogens 1 vorgesehen. Die vom Benutzer aufzubringende Bedienkraft ist mit Fb bezeichnet. Der C-Bogen 1 weist einen einstellbaren Angulationswinkel α und einen einstellbaren Orbitalwinkel φ auf. Die zugehörige Achse ist mit A, der zugehörige Drehpunkt mit D bezeichnet.
Als weiteres Bedienelement zusätzlich zum Geber 4, 4a, 4b, 4c ist in jedem Fall ein Totmann-Schalter 5, 5a, 5b, 5c am Bildaufnahmesystem 3 angeordnet. Der Totmann-Schalter 5, 5a, 5b, 5c ist mit einer Haltekraft Fh zu betätigen. Sowohl der Totmann-Schalter 5, 5a, 5b, 5c als auch der Geber 4, 4a, 4b, 4c sind über Leitungen 8 mit einer Regeleinheit 6 verbunden. Die Regeleinheit 6 ist weiterhin verknüpft mit einem Motor 7, der der servo-unterstützten Verstellung des C-Bogens 1 um den Drehpunkt D dient. Daten zur Geschwindigkeit v des C-Bogens 1 sowie zur Drehzahl n und zum Ankerstrom Ia des Elektromotors 7 werden in einem Vergleicher 9 zusammengeführt, welcher ebenfalls mit der Regeleinheit 6 verknüpft ist. Die Position des C-Bogens 1 ist mit Yc bezeichnet. Die Regeleinheit 6 umfasst zusätzlich eine Überwachungseinrichtung 10, welche sowohl einen Anschlag des C-Bogens 1 an einer Endposition als auch unzulässige Betriebszustände detektiert. Unzulässige Betriebszustände sind beispielsweise unerwartet hohe Beschleunigung a oder ruck- oder schlagartige Bewegungs-Widerstände des C-Bogens 1. In diesen Fällen erfolgt eine Abschaltung des Elektromotors 7.
Im Ausführungsbeispiel nach 1 ist ein erster Geber 4 in Form einer am Bildaufnahmesystem 3 angeordneten Reling, auch als Servo-Reling bezeichnet, ausgebildet, welche prinzipiell die Form eines herkömmlichen Handgriffs aufweist. Zusätzlich sind beispielhaft verschiedene Ausführungsformen weiterer Geber 4a, 4b, 4c dargestellt, welche am C-Bogen 1 beziehungsweise am Röntgenstrahler 2 angeordnet sind. Zur Verstellung des Angulationswinkels α und/oder Orbitalwinkels φ benötigt der Benutzer ausschließlich einen der vorzugsweise als bügelförmige Reling ausgebildeten, mit nicht weiter dargestellten Kraft- und/oder Wegaufnehmern zusammenwirkenden Geber 4, 4a, 4b, 4c, welcher direkt am C-Bogen 1 und/oder an einem mit diesem mechanisch verbundenen Teil angeordnet ist. Betätigung des Gebers 4, 4a, 4b, 4c gibt die Geschwindigkeit vor, mit der der C-Bogen 1 in Betätigungsrichtung verstellt wird.
Den Gebern 4, 4a, 4b, 4c sind Totmann-Schalter 5, 5a, 5b, 5c zugeordnet, welche insbesondere in Ausbildung als kompakte Taster in der Nähe des jeweiligen Gebers 4, 4a, 4b, 4c angeordnet sind und der Freischaltung des/der Gebers) 4, 4a, 4b, 4c dienen, um eine unbeabsichtigte Auslösung einer grundsätzlich als sicherheitskritisch zu bewertenden Verstellung des C-Bogens 1 zu verhindern. Der Geber 4, 4a, 4b, 4c ist in beliebigen Richtungen mit der Bedienkraft Fb beaufschlagbar, wobei durch die vom Geber 4, 4a, 4b, 4c auf den Benutzer zurückwirkende Kraft ein Rückkopplungseffekt gegeben ist, der dem Benutzer das Gefühl vermittelt, den C-Bogen 1 mit einem geringerem als dessen tatsächlichem Gewicht zu bewegen. Der C-Bogen 1 mit angeschlossenem Röntgenstrahler 2 und ebenfalls angeschlossenem Bildaufnahmesytem 3 ist nicht notwendigerweise im Sinne eines isozentrischen Systems gewichtsausgeglichen. Vielmehr wird vorzugsweise auf einen Gewichtsausgleich verzichtet, um das Gesamtgewicht gering zu halten.
Die Funktionalität des Ausführungsbeispiels nach 2 entspricht grundsätzlich dem vorgenannten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu ist jedoch bei der in 2 dargestellten Vorrichtung der Geber 4 als unmittelbar auf dem C-Bogen 1 angeordnete Sensorhaut ausgebildet. Diese fungiert als taktile Haut, welche die vom Benutzer auf den C-Bogen 1 aufgebrachten Kräfte direkt detektiert und eine entsprechende Rückkopplung liefert. Der als Sensorhaut ausgebildete Geber 4 umspannt weite Teile der von außen zugängliche Oberfläche des C-Bogens 1, zumindest in den dem Röntgenstrahler 2 sowie dem Bildaufnahmesystem 3 benachbarten Bereichen.
Im Ausführungsbeispiel nach 3 sind an der Oberfläche des C-Bogens 1 keine Sensoren angebracht. Stattdessen werden in einer Aufhängung 12 des C-Bogens 1 wirkende Kräfte mittels mindestens eines Zentralsensors 11 erfasst. Der Zentralsensor 11 erkennt vom Benutzer auf den C-Bogen 1 aufgebrachte Kräfte und setzt diese in Signale für die Regeleinheit 6 um. Auf diese Weise wirkt quasi der gesamte C-Bogen 1 einschließ lich der daran angeschlossenen röntgentechnischen Komponenten 2, 3 als einziges Bedienelement. Der Benutzer kann den C-Bogen 1 so bewegen, als würde dieser keine Servo-Unterstützung, jedoch ein geringeres Gewicht aufweisen.

Claims

Motorisch verstellbares Röntgengerät mit einem C-Bogen (1) und einem vom Bediener zur Verstellung des C-Bogens (1) zu betätigenden, mit dem C-Bogen (1) mechanisch verbundenen Geber (4, 4a, 4b, 4c), dadurch gekenn zeichnet, dass ein und derselbe Geber (4, 4a, 4b, 4c) sowohl zur Verstellung eines Angulationswinkels (α) als auch eines Orbitalwinkels (φ) des C-Bogens (1) vorgesehen ist.
Röntgengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Betätigung des Gebers (4, 4a, 4b, 4c) die Geschwindigkeit der Verstellung des C-Bogens (1) vorgebbar ist.
Röntgengerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber (4, 4a, 4b, 4c) als Servo-Reling mit dem C-Bogen (1) und/oder einem an diesem gehaltenen Röntgenstrahler (2) oder Bildaufnahmesystem (3) mechanisch verbunden ist.
Röntgengerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber (4) als auf dem C-Bogen (1) angeordnete Sensorhaut ausgebildet ist.
Röntgengerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der C-Bogen (1) in Zusammenwirkung mit einem Zentralsensor (11), mit welchem Kräfte in einer Aufhängung (12) des C-Bogens (1) erfassbar sind, als Geber (4) vorgesehen ist.
Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen zur Verstellung des C-Bogens (1) zusätzlich zum Geber (4, 4a, 4b, 4c) zu betätigenden Totmann-Schalter (5, 5a, 5b, 5c).
Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine zur Überwachung von Bewegungszuständen des C-Bogens (1) vorgesehene Überwachungseinrichtung (10).