DE10347733B4

DE10347733B4 - Motorisch verstellbares Röntgengerät

Info

Publication number: DE10347733B4
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: 2012-07-26
Anticipated expiration: 2023-10-15
Also published as: US7175346B2; US20050117710A1; JP2005118558A; DE10347733A1; CN1654013A; CN100496397C; JP4518901B2

Abstract

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), wobei ein und derselbe Geber (4, 4a, 4b, 4c) sowohl zur Verstellung eines Angulationswinkels (α) als auch eines Orbitalwinkels (φ) des C-Bogens (1) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber (4) als auf dem C-Bogen (1) angeordnete, um dessen Umfang gelegte Sensorhaut ausgebildet ist, wobei der Geber (4) zur mehrdimensionalen Erfassung einer vom Bediener zur Verstellung des C-Bogens (1) aufgebrachten Kraft ausgebildet ist.

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 aus der DE 199 57 330 A1 bekanntes Röntgengerät ist mit einem Gerätebedienteil versehen, welches in Form eines Bediengriffes ausgebildet ist. Der C-Bogen des Röntgengerätes kann mit Hilfe des Bediengriffes in angularer und orbitaler Richtung verstellt werden.
Aus der DE 196 25 409 A1 ist eine röntgentechnische Anlage mit verstellbaren Komponenten, nämlich einem C-Bogen sowie einem Lagerungstisch für einen Patienten bekannt. Mit Hilfe eines Rechners sollen Kollisionen bei Verstellbewegungen vermieden werden.
Aus der DE 198 54 470 A1 ist ein Computer-Tomographie-Fluoroskopiesystem bekannt, in welches über eine Konsole Befehle und Parameter eingegeben werden können. Vom Bediener auslösbare Verstellbewegungen können mit einer Totmann-Steuerung verknüpft sein.
Aus der DE 41 32 117 C1 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung bekannt, die Sensoren aufweist, welche beispielsweise Annäherung, Berührung und/oder Druck ortsauflösend erkennen können. Insbesondere kann dabei eine Widerstandsfolie oder eine kapazitive Schaltung Verwendung finden.
Aus der DE 196 48 297 A1 ist eine Verstellvorrichtung für ein Röntgengerät zu entnehmen, bei der zur motorisch unterstützten Höhenverstellung ein als Foliendrucksensor ausgebildeter kraftsensitiver Sensor vorgesehen ist und die Verstellgeschwindigkeit in Abhängigkeit der auf den Sensor ausgeübten Kraft gesteuert wird.
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 sowie durch ein Röntgengerät mit den Merkmalen des Anspruchs 2. Diese Röntgengeräte weisen 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 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. Die Servo-Unterstützung tritt 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 zweiten 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 der vorgenannten Ausgestaltung, 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.
Ergänzend ist ein 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 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-Bogens. 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 werden nachfolgend anhand einer von Zeichnungen näher erläutert. Hierin zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
1 ein Ausführungsbeispiel eines C-Bogen-Röntgengerätes mit einer Servo-Reling,
2 ein Ausführungsbeispiel gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines C-Bogen-Röntgengerätes und
3 ein Ausführungsbeispiel gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausgestaltung 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 eine unerwartet hohe Beschleunigung a oder ruck- oder schlagartige Bewegungs-Widerstände des C-Bogens 1. In diesen Fällen erfolgt eine Abschaltung des Elektromotors 7.
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 Geber(s) 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 geringeren als dessen tatsächlichen Gewicht zu bewegen. Der C-Bogen 1 mit angeschlossenem Röntgenstrahler 2 und ebenfalls angeschlossenem Bildaufnahmesystem 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 Beispiel. 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 zugänglichen 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 des C-Bogens 1 wirkende Kräfte mittels mindestens eines Zentralsensors erfasst. Der Zentralsensor 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 einschließlich 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), wobei ein und derselbe Geber (4, 4a, 4b, 4c) sowohl zur Verstellung eines Angulationswinkels (α) als auch eines Orbitalwinkels (φ) des C-Bogens (1) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber (4) als auf dem C-Bogen (1) angeordnete, um dessen Umfang gelegte Sensorhaut ausgebildet ist, wobei der Geber (4) zur mehrdimensionalen Erfassung einer vom Bediener zur Verstellung des C-Bogens (1) aufgebrachten Kraft ausgebildet ist.
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), wobei ein und derselbe Geber (4, 4a, 4b, 4c) sowohl zur Verstellung eines Angulationswinkels (α) als auch eines Orbitalwinkels (φ) des C-Bogens (1) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der C-Bogen (1) in Zusammenwirkung mit einem Zentralsensor, mit welchem Kräfte in einer Aufhängung des C-Bogens (1) erfassbar sind, als Geber (4) ausgebildet ist.
Röntgengerät nach Anspruch 1 oder 2, 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 ein weiterer 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 einem der Ansprüche 1 bis 4, 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 5, gekennzeichnet durch eine zur Überwachung von Bewegungszuständen des C-Bogens (1) vorgesehene Überwachungseinrichtung (10).