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Die Erfindung betrifft ein Röntgengerät mit einem zwei Freiheitsgrade aufweisenden, servo-unterstützt verstellbaren C-Bogen. Ein derartiges Röntgengerät ist beispielsweise aus der
DE 42 37 013 A1 bekannt.
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Aus der
DE 197 01 346 A1 ist ein medizinisches System mit einem C-Bogen bekannt, bei welchem der C-Bogen verstellbar an einem Tragegestell eines Gerätewagens angebracht ist. Der Gerätewagen ist auf Schienen verfahrbar, wobei in oder auf den Schienen so genannte Stopper angebracht sind.
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Aus der
DE 101 11 800 A1 ist ein medizintechnisches Gerät bekannt, welches auf Rädern verfahrbar ist. Das Gerät ist mit einer elektromechanischen Feststellbremse ausgerüstet, die in einen Elektromotor eines elektrischen Direktantriebs integriert ist.
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Ein C-Bogen eines Röntgengerätes, insbesondere für medizinische Anwendungen, weist typischerweise ein hohes Gewicht auf, welches nicht symmetrisch um die Bewegungsachsen verteilt ist. Zur Erleichterung der Verstellbarkeit des C-Bogens können Ausgleichsgewichte oder eine motorische Unterstützung, d. h. Servounterstützung vorgesehen sein. Bei dem aus der
DE 42 37 013 A1 bekannten Röntgengerät wird eine Bedienkraft erfasst, um hieraus eine Beschleunigung des Röntgengerätes abzuleiten. Hierdurch soll der Bediener den Eindruck erhalten, ein Röntgengerät mit wesentlich kleineren Massen bzw. Trägheitsmomenten zu bewegen. Eine servo-unterstützte Verstellmöglichkeit erschwert jedoch häufig eine exakte Positionierung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Röntgengerät mit einem in zwei Freiheitsgraden servo-unterstützt verstellbaren C-Bogen anzugeben, welches eine besonders komfortable und Zeit sparende Positionierung des C-Bogens ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Röntgengerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieses Röntgengerät weist eine Antriebsvorrichtung auf, mittels welcher ein C-Bogen in einem zwei Freiheitsgrade aufweisenden Bewegungsraum servo-unterstützt bewegbar ist. Innerhalb des Bewegungsraums befindet sich mindestens ein Rastpunkt, an welchem die Servounterstützung des C-Bogens von der Servounterstützung im umgebenden Bewegungsraum abweicht. Der Rastpunkt ist vorzugsweise innerhalb des gesamten Bewegungsraums des C-Bogens frei wählbar sowie aufhebbar. Aufgrund der steuerungstechnischen Realisierung des Rastpunktes wird dieser auch als elektronische Einraststellung (”Softnotch”) bezeichnet. Die Festlegung eines Rastpunktes geschieht beispielsweise dadurch, dass der C-Bogen in eine bestimmte Position verfahren wird und diese Position, etwa durch Tastendruck an einer Bedieneinheit, als Rastpunkt definiert wird. Alternativ können die Koordinaten eines Rastpunktes beispielsweise über eine Steuereinheit eingegeben werden. Die Servounterstützung des C-Bogens am Rastpunkt und in unmittelbarer Nähe des Rastpunktes ist vorzugsweise im Vergleich zur übrigen Servounterstützung des C-Bogens reduziert. Der Benutzer erhält dadurch bei Annäherung des C-Bogens an den Rastpunkt den Eindruck, dass der C-Bogen dort gebremst wird. Hierdurch ist das Auffinden des Rastpunktes als definierte Position des C-Bogens im Vergleich zu einer motorischen Verstellung des C-Bogens mit ortsunabhängiger Servounterstützung wesentlich erleichtert. Über die Reduzierung der Servounterstützung hinaus ist am Rastpunkt vorzugsweise eine Bremseinwirkung auf den C-Bogen vorgesehen, welche einen ausgeprägten Einrasteffekt bewirkt.
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Der Rastpunkt ist von einem Rastbereich umgeben, innerhalb dessen durch die Antriebsvorrichtung auf den sich an den Rastpunkt annähernden C-Bogen eine diesen in Richtung des Rastpunktes anziehende Kraft ausgeübt wird. Der C-Bogen wird somit mittels der Antriebsvorrichtung quasi am Rastpunkt eingefangen. Eine Feinjustierung des C-Bogens am Rastpunkt durch den Bediener erübrigt sich somit.
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Das Röntgengerät weist aus Sicherheitsgründen bevorzugt einen Totmannschalter auf, dessen Betätigung Voraussetzung für die Verstellung des C-Bogens ist. Dies gilt auch, sofern der C-Bogen im Rastbereich zum Rastpunkt hin angezogen wird. Somit ist ein völlig selbständiges Verfahren des C-Bogens ausgeschlossen. Der Bediener behält mittels der Totmannkontrolle in jedem Bewegungszustand des C-Bogens die Kontrolle, d. h. der C-Bogen wird in jedem Fall vom Bediener geführt.
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Der Servoantrieb und/oder die Abbremsung des C-Bogens im Bereich des Rastpunktes ist durch eine Rastungskennlinie beschreibbar, welche vorzugsweise einstellbare Parameter aufweist. Zur Speicherung dieser Parameter ist ebenso wie zur Speicherung der Koordinaten des Rastpunktes ein Datenspeicher vorgesehen, welcher beispielsweise in einer Steuereinheit des Röntgengerätes integriert ist. Einstellbare Parameter der Rastungskennlinie sind insbesondere eine Haltekraft, mit welcher der C-Bogen am Rastpunkt gehalten wird, sowie eine maximale anziehende Kraft, mit welcher der C-Bogen in Richtung zum Rastpunkt angezogen wird.
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Der Rastpunkt wird vorzugsweise in Abhängigkeit von der Verfahrgeschwindigkeit des C-Bogens aktiviert. Überschreitet die Verfahrgeschwindigkeit einen einstellbaren Schwellwert, so erfolgt keine Aktivierung des Rastpunktes, da in diesem Fall davon ausgegangen wird, dass der Bediener keine Positionierung des C-Bogens am Rastpunkt beabsichtigt. Ein weiterer einstellbarer Parameter ist vorzugsweise ein Einzugswinkel, in welchem der C-Bogen, ausgehend von einer Bewegungsbahn, auf welcher er vom Bediener geführt wird, in Richtung des Rastpunktes angezogen wird.
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Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass die Anzahl der Rastpunkte im Bewegungsraum des C-Bogens nicht beschränkt ist. Ein beliebiger Teil der Rastpunkte kann jederzeit vom Bediener aktiviert oder deaktiviert werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierin zeigen:
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1 in schematischer Darstellung ein Röntgengerät mit einem zwei Freiheitsgrade aufweisenden, servounterstützt verstellbaren C-Bogen,
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2 eine Rastungskennlinie des Röntgengeräts nach 1, und
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3 schematisch in einem Diagramm einen Verfahrweg des C-Bogens des Röntgengeräts nach 1.
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Einander entsprechende Teile und Parameter sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ein in 1 grob schematisiert dargestelltes Röntgengerät umfasst einen C-Bogen 1, an dem einerseits ein Röntgenstrahler 2 und andererseits ein Bildaufnahmesystem 3 angeordnet ist. Durch die Verstellbarkeit eines Angulationswinkels α und eines Orbitalwinkels φ sind zwei Freiheitsgrade des C-Bogens 1 gegeben. Ein Drehpunkt ist mit D, eine Achse mit A bezeichnet. Ein Kraftaufnehmer 5 nimmt eine Handkraft Fh des Bedieners auf und leitet ein dieser entsprechendes elektrisches Signal über eine Leitung 8 einer Regeleinheit 6 zu. Der Kraftaufnehmer 5 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, mehrere Richtungkomponenten der Kraft Fh gesondert zu erfassen. Somit ist ein einziger Kraftaufnehmer 5 ausreichend, um den C-Bogen sowohl in Richtung des Angulationswinkels α als auch in Richtung des Orbitalwinkels φ zu verstellen. Ein Verfahren des C-Bogens 1 in Orbital- und/oder Angularrichtung setzt eine Betätigung eines Totmannschalters 11 voraus, welcher in nicht näher dargestellter Weise ebenfalls mit der Regeleinheit 6 verknüpft ist. Diese umfasst des Weiteren einen Datenspeicher 4 sowie eine Anzeigeeinheit 10, beispielsweise in Form einer Klartextanzeige, einer Leuchtanzeige oder einer akustischen Anzeige.
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Die Regeleinheit 6 bildet zusammen mit einem von dieser angesteuerten Elektromotor 7 eine Antriebsvorrichtung. Signale bezüglich einer Beschleunigung a des Röntgengerätes 1, 2, 3, eines Ankerstrom Ia des Elektromotors 7, einer Verfahrgeschwindigkeit v des Röntgengerätes 1, 2, 3 sowie der Drehzahl n des Elektromotors 7 werden über einen Vergleicher 9 der Regeleinheit 6 zugeleitet. Die Rastfunktion der Antriebsvorrichtung 6, 7 wird nachfolgend anhand der 2 und 3 näher erläutert.
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Im schematisierten Diagramm nach 2 ist eine Servounterstützung S, welche mithilfe des Elektromotors 7 zur Verstellung des C-Bogens 1 erzeugt wird, in Abhängigkeit vom Orbitalwinkel φ dargestellt. Ebenso könnte sich die Abhängigkeit auf den Angulationswinkel α oder auf einen beliebigen Verfahrweg des C-Bogens 1 mit sich verändernden Winkeln α, φ beziehen. Bei einer Verstellung des C-Bogens 1 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit wirkt auf diesen eine Kraft FR, welche vom Bediener als Reibungskraft interpretiert werden kann. Die Kraft FR ist derart bemessen, dass der C-Bogen 1 im Vergleich zu dessen hohem Gewicht relativ leicht verstellt werden kann.
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Eine Abweichung von der ansonsten gleichförmigen Servounterstützung S des C-Bogens 1, die die auf den C-Bogen 1 wirkende, vom Bediener zu überwindende Kraft angibt, ist an einem Rastpunkt RP und in einem diesen einschließenden Rastbereich RB gegeben. Sofern die in 2 dargestellte Rastkurve RK im positiven Bereich verläuft, wirkt auf den C-Bogen 1 eine vom Bediener zu überwindende bremsende Kraft. Bei Verlauf der Rastkurve RK im negativen Bereich wird dagegen der sich an den Rastpunkt RP annähernde C-Bogen 1 mit einer resultieren den Kraft an den Rastpunkt RP angezogen. Eine typischerweise bei einer mechanischen Rastung anzutreffende Eigenschaft wird damit steuerungstechnisch, mithilfe der Regeleinheit 6 nachgebildet. Der Rastpunkt RP wird daher auch als elektronische Einrast-Stellung oder ”Softnotch” bezeichnet. Um den C-Bogen 1 vom Rastpunkt RP aus weiter zu bewegen ist zunächst eine Kraftschwelle FS zu überwinden, welche ebenso wie eine maximale anziehende Kraft FA, welche zuvor den C-Bogen 1 an den Rastpunkt RP anzog, einstellbar ist. Eine Positionierung des C-Bogens 1 an dem im Datenspeicher 4 gespeicherten Rastpunkt RP wird durch die Anzeigeeinheit 10 angezeigt. Ein neuer Rastpunkt RP wird beispielsweise definiert, indem der C-Bogen 1 in die entsprechende Position verfahren wird und eine Speicherfunktion ausgelöst wird, durch welche die entsprechenden Werte des Orbitalwinkels φ sowie des Angulationswinkels α gespeichert werden. Bevorzugt ist es zusätzlich auch möglich, eine Rastfunktion vorzusehen, in welcher lediglich einer der Winkel φ, α einen bestimmten Wert hat. Damit ist eine Rastlinie des C-Bogens 1 festlegbar. In analoger Weise ist jede beliebige im Raum liegende Rastlinie, das heißt eine Rastlinie, bei welcher weder der Orbitalwinkel φ noch der Angulationswinkels α konstant ist, festlegbar.
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In 3 ist beispielhaft ein Verfahrweg des C-Bogens 1 im zwei Freiheitsgrade aufweisenden, durch den Angulationswinkel α und den Orbitalwinkel φ gegebenen Bewegungsraum veranschaulicht. Der C-Bogen 1 wird, ausgehend von einem Anfangspunkt AP, zunächst mit konstanter Verfahrgeschwindigkeit v längs einer Bewegungsbahn B geführt. Diese würde an einem Rastpunkt RP im Bewegungsraum vorbeiführen. Sofern die Verfahrgeschwindigkeit v eine einstellbare Geschwindigkeitsschwelle nicht überschreitet, erfolgt, entsprechend dem Diagramm nach 2, im Rastbereich RB eine aktive Anziehung des C-Bogens 1 an den Rastpunkt RP. Ab einem Ablenkpunkt LP wird dabei der C-Bogen 1 von dessen ursprünglicher Bewegungsbahn B abgelenkt. Der Winkel zwischen einer Tangente der Bewegungsbahn B am Ablenkpunkt LP und einer Geraden durch den Ablenkpunkt LP und den Rastpunkt RP wird als Einzugswinkel β bezeichnet. Die Verstellung des C-Bogens 1 innerhalb des Rastbereichs RB erfolgt nicht notwendigerweise in der dargestellten linearen Weise. Der Einzugswinkel β ist einstellbar. Während bei geringen Einzugswinkeln β ein besonders sanftes Anfahren des Rastpunktes RP mit geringen Beschleunigungen ermöglicht ist, ist bei größeren Einzugswinkeln β ein besonders deutliches Eingreifen der Antriebsvorrichtung 6, 7 und damit eine leichte Auffindbarkeit des Rastpunktes RP gegeben. Verschiedene Rastpunkte RP innerhalb des Bewegungsraums des C-Bogens 1 sind zur leichteren Unterscheidbarkeit bedarfsweise mit unterschiedlichen, vorstehend anhand der 2 und 3 erläuterten Parametern steuerungstechnisch realisiert. Jeder Rastpunkt RP ist beliebig aktivierbar, deaktivierbar oder verschiebbar.
