DE202021100220U1

DE202021100220U1 - Imaging system with an integrated robot

Info

Publication number: DE202021100220U1
Application number: DE202021100220.4U
Authority: DE
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2021-01-18
Filing date: 2021-01-18
Publication date: 2021-02-12
Anticipated expiration: 2031-01-19

Abstract

Bildgebungssystem für Diagnose und/oder Therapie,
- wobei das Bildgebungssystem ein Patientensystem (1) umfasst, das ein Basiselement (3) und eine der Lagerung eines Patienten (5) dienende Patientenlagerung (4) umfasst,
- wobei das Bildgebungssystem weiterhin ein Bildgebungsgerät (2) umfasst, das einen eine Röntgenquelle (9) und einen Röntgendetektor (10) tragenden C-Bogen (8) aufweist,
- wobei das Bildgebungsgerät (2) eine Tragstruktur (7) aufweist, an welcher der C-Bogen (8) derart gehalten ist, dass der C-Bogen (8) an der Tragstruktur (7) entlang des C-Bogens (8) verfahrbar ist,
- wobei die Patientenlagerung (4) relativ zum C-Bogen (8) zumindest in ihrer Längsrichtung verfahrbar ist,
- wobei das Bildgebungsgerät (2) eine Haltestruktur (6) aufweist, an der die Tragstruktur (7) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet ,
- dass das Bildgebungssystem einen mehrachsigen Roboter (17) mit einer Roboterhand (18) aufweist,
- dass der Roboter (17) an der Tragstruktur (7) des Bildgebungsgeräts (2) angeordnet ist,
- dass der Roboter (17) in einem Wartebetrieb des Roboters (17) in einer zurückgezogenen Wartestellung gehalten wird und
- dass in einem Nutzbetrieb des Roboters (17) die Roboterhand (18) ausfahrbar ist.

Imaging system for diagnosis and / or therapy,
- wherein the imaging system comprises a patient system (1) which comprises a base element (3) and a patient support (4) serving to support a patient (5),
- wherein the imaging system further comprises an imaging device (2) which has a C-arm (8) carrying an X-ray source (9) and an X-ray detector (10),
- The imaging device (2) having a support structure (7) on which the C-arm (8) is held in such a way that the C-arm (8) on the support structure (7) can be moved along the C-arm (8) is
- wherein the patient support (4) can be moved relative to the C-arm (8) at least in its longitudinal direction,
- wherein the imaging device (2) has a holding structure (6) to which the support structure (7) is attached, characterized in that,
- That the imaging system has a multi-axis robot (17) with a robot hand (18),
- That the robot (17) is arranged on the support structure (7) of the imaging device (2),
- That the robot (17) is held in a waiting mode of the robot (17) in a withdrawn waiting position and
- That the robot hand (18) can be extended when the robot (17) is in use.

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Bildgebungssystem für Diagnose und/oder Therapie,

- wobei das Bildgebungssystem ein Patientensystem umfasst, das ein Basiselement und eine der Lagerung eines Patienten dienende Patientenlagerung umfasst,
- wobei das Bildgebungssystem weiterhin ein Bildgebungsgerät umfasst, das einen eine Röntgenquelle und einen Röntgendetektor tragenden C-Bogen aufweist,
- wobei das Bildgebungsgerät eine Tragstruktur aufweist, an welcher der C-Bogen derart gehalten ist, dass der C-Bogen an der Tragstruktur entlang des C-Bogens verfahrbar ist,
- wobei die Patientenlagerung relativ zum C-Bogen zumindest in ihrer Längsrichtung verfahrbar ist,
- wobei das Bildgebungsgerät eine Haltestruktur aufweist, an der die Tragstruktur befestigt ist.

The present invention is based on an imaging system for diagnosis and / or therapy,

- wherein the imaging system comprises a patient system which comprises a base element and a patient support serving to support a patient,
- wherein the imaging system further comprises an imaging device which has a C-arm carrying an X-ray source and an X-ray detector,
- wherein the imaging device has a support structure on which the C-arm is held in such a way that the C-arm on the support structure can be moved along the C-arm,
- wherein the patient support can be moved relative to the C-arm at least in its longitudinal direction,
- wherein the imaging device has a holding structure to which the support structure is attached.

Derartige Bildgebungssysteme sind - insbesondere in Form von Angiographiesystemen - allgemein bekannt. Sie sind in aller Regel in einem Bildgebungsraum angeordnet.Such imaging systems are generally known, in particular in the form of angiography systems. They are usually arranged in an imaging room.

Die angiographische Bildgebung, d.h. die Bildgebung unter Verwertung von Röntgenbildern, die mittels eines Bildgebungssystems erfasst werden, ist allgemeiner Stand der Technik. In jüngerer Zeit wird diese Bildgebung oftmals durch eine Ultraschall-Bildgebung ergänzt, um eine bessere Grundlage für die Diagnose eines Patienten und die darauf aufbauende Therapie zu schaffen.Angiographic imaging, i.e. imaging using X-ray images that are acquired by means of an imaging system, is the general state of the art. More recently, this imaging has often been supplemented by ultrasound imaging in order to create a better basis for the diagnosis of a patient and the therapy based on it.

Im Stand der Technik ist es bekannt, das Ultraschallsystem als eigenständiges System im Bildgebungsraum anzuordnen. In diesem Fall ist das Ultraschallsystem typischerweise in einem Trolley angeordnet. Ein Trolley ist ein manuell verfahrbarer Wagen mit einer Länge von ca. 50 cm bis 80 cm, einer Tiefe von ca. 30 cm bis 50 cm und (einschließlich Ultraschallsystem, aber ohne Monitor) einer Höhe von ca. 70 cm bis 90 cm. Im Falle der eigenständigen Anordnung wird der Trolley, solange keine Ultraschalluntersuchung erfolgen soll, am Rande des Bildgebungsraums positioniert. Wenn eine Ultraschalluntersuchung erfolgen soll, wird der Trolley manuell an das Patientensystem herangefahren. Auch die Ultraschalluntersuchung selbst erfolgt manuell. Erfasste Ultraschallbilder können direkt über einen am Trolley angeordneten Monitor ausgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich ist eine Ausgabe über einen Monitor des Bildgebungssystems möglich, sofern eine entsprechende Datenverbindung besteht.It is known in the prior art to arrange the ultrasound system as an independent system in the imaging room. In this case, the ultrasound system is typically arranged in a trolley. A trolley is a manually movable cart with a length of approx. 50 cm to 80 cm, a depth of approx. 30 cm to 50 cm and (including the ultrasound system, but without a monitor) a height of approx. 70 cm to 90 cm. In the case of the stand-alone arrangement, the trolley is positioned at the edge of the imaging room as long as no ultrasound examination is to be carried out. If an ultrasound examination is to be carried out, the trolley is manually brought up to the patient system. The ultrasound examination itself is also carried out manually. Recorded ultrasound images can be output directly to a monitor on the trolley. As an alternative or in addition, output via a monitor of the imaging system is possible, provided there is a corresponding data connection.

Im Stand der Technik - beispielhaft kann das Artis Freestyle Access-System der Siemens Healthcare GmbH genannt werden - ist weiterhin bekannt, das Ultraschallsystem fest am Patientensystem anzuordnen. Der Anbau kann nach Bedarf durch den Hersteller oder durch den Benutzer des Bildgebungssystems erfolgen. Bei einer festen Anordnung des Ultraschallsystems am Patientensystem ist von Nachteil, dass das Ultraschallsystem „im Weg ist“, solange es nicht benötigt wird. Weiterhin erfolgt auch in diesem Fall eine manuelle Handhabung des Ultraschallsystems. Erfasste Ultraschallbilder werden in diesem Fall über einen Monitor des Bildgebungssystems ausgegeben.In the prior art - the Artis Freestyle Access System from Siemens Healthcare GmbH can be named as an example - it is also known to arrange the ultrasound system firmly on the patient system. The attachment can be made by the manufacturer or the user of the imaging system as required. A fixed arrangement of the ultrasound system on the patient system has the disadvantage that the ultrasound system is “in the way” as long as it is not needed. Furthermore, manual handling of the ultrasound system also takes place in this case. In this case, recorded ultrasound images are output via a monitor of the imaging system.

Die verschiedenen Lösungen des Standes der Technik schränken alle den verfügbaren Bewegungsraum um das Untersuchungsvolumen ein, da entweder ein zusätzlicher Trolley (einschließlich Verkabelung) in der Nähe des Patienten benötigt wird oder das Ultraschallsystem am Patientensystem angeordnet ist.The various solutions of the prior art all restrict the available movement space around the examination volume, since either an additional trolley (including cabling) is required in the vicinity of the patient or the ultrasound system is arranged on the patient system.

Im Stand der Technik sind weiterhin - ohne Bezug zu derartigen Bildgebungssystemen - Ultraschallsysteme bekannt, bei denen eine Ultraschallsonde automatisiert von einem Roboter geführt wird. Derartige Ultraschallsysteme können ferngesteuert werden. Sofern dem Ultraschallsystem entsprechende Daten über die Positionierung eines zu untersuchenden Patienten zur Verfügung gestellt werden, können mittels derartiger Systeme auch autonome Bewegungen der Ultraschallsonde durchgeführt werden. Diese Ultraschallsysteme sind in der Regel ebenfalls auf einem Trolley angeordnet.In the prior art, ultrasound systems are also known - without reference to such imaging systems - in which an ultrasound probe is automatically guided by a robot. Such ultrasound systems can be controlled remotely. If the ultrasound system is provided with corresponding data on the positioning of a patient to be examined, autonomous movements of the ultrasound probe can also be carried out by means of such systems. These ultrasound systems are usually also arranged on a trolley.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bildgebungssystem zu schaffen, bei dem sowohl die Elemente der Röntgenbildgebung als auch die Elemente der Ultraschallbildgebung möglichst platzsparend und benutzerfreundlich im Bildgebungsraum positioniert werden können und weiterhin auch eine komfortable und im optimalen Fall sogar ferngesteuerte Bedienung der beiden bildgebenden Modalitäten (Röntgen und Ultraschall) ermöglicht wird.The object of the present invention is to create an imaging system in which both the elements of X-ray imaging and the elements of ultrasound imaging can be positioned in the imaging room in the most space-saving and user-friendly manner possible, and also a convenient and, in the optimal case, even remote-controlled operation of the two imaging rooms Modalities (X-ray and ultrasound) is made possible.

Die Aufgabe wird durch ein Bildgebungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Bildgebungssystems sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 15.The object is achieved by an imaging system with the features of claim 1. Advantageous configurations of the imaging system are the subject matter of the dependent claims 2 to 15.

Erfindungsgemäß wird ein Bildgebungssystem der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,

- dass das Bildgebungssystem einen mehrachsigen Roboter mit einer Roboterhand aufweist,
- dass der Roboter an der Tragstruktur des Bildgebungsgeräts angeordnet ist,
- dass der Roboter in einem Wartebetrieb des Roboters in einer zurückgezogenen Wartestellung gehalten wird und
- dass in einem Nutzbetrieb des Roboters die Roboterhand ausfahrbar ist.

According to the invention, an imaging system of the type mentioned at the outset is configured by

- that the imaging system comprises a multi-axis robot with a robotic hand,
- that the robot is arranged on the support structure of the imaging device,
- That the robot is held in a waiting position of the robot in a withdrawn waiting position and
- That the robot hand can be extended when the robot is in use.

Durch den Roboter wird es ermöglicht, komfortable und sogar ferngesteuerte Ultraschalluntersuchungen durchzuführen. Durch die feste Anordnung an der Tragstruktur ist die Verwendung des Roboters auch auf einfache Art und Weise möglich. Aufgrund der Positionierung des Roboters im Wartebetrieb in der Wartestellung stört der Roboter Röntgenuntersuchungen in keiner Weise.The robot makes it possible to carry out convenient and even remote-controlled ultrasound examinations. Due to the fixed arrangement on the support structure, the robot can also be used in a simple manner. Due to the positioning of the robot in the waiting mode in the waiting position, the robot does not interfere with X-ray examinations in any way.

Es ist möglich, dass das Patientensystem relativ zum Bildgebungsgerät beweglich ist. Beispielsweise kann das Patientensystem im Bildgebungsraum ortsfest angeordnet sein, während das Bildgebungsgerät im Bildgebungsraum - durch Muskelkraft oder mit Eigenantrieb - bewegt werden kann. Auch die umgekehrte Ausgestaltung ist möglich. In vielen Fällen ist die Haltestruktur jedoch relativ zum Basiselement ortsfest angeordnet. In diesem Fall ist der Roboter in der Wartestellung unabhängig von der Positionierung der Patientenlagerung relativ zum C-Bogen vollständig außerhalb eines Untersuchungsvolumens angeordnet, das in der Horizontalebene durch die Patientenlagerung begrenzt ist und das sich ausgehend von der Patientenlagerung nach oben erstreckt. Im Nutzbetrieb hingegen ist zumindest die Roboterhand innerhalb des Untersuchungsvolumens positionierbar.It is possible for the patient system to be movable relative to the imaging device. For example, the patient system can be arranged in a stationary manner in the imaging room, while the imaging device can be moved in the imaging room - by muscle power or with its own drive. The reverse configuration is also possible. In many cases, however, the holding structure is arranged in a stationary manner relative to the base element. In this case, the robot is in the waiting position, regardless of the positioning of the patient support relative to the C-arm, completely outside an examination volume that is delimited in the horizontal plane by the patient support and that extends upwards from the patient support. In contrast, when in use, at least the robot hand can be positioned within the examination volume.

Vorzugsweise ist der Roboter über einen Ausleger an der Tragstruktur angeordnet und ist weiterhin der Ausleger an der Tragstruktur um eine vertikale Schwenkachse verschwenkbar und/oder in einer horizontalen Verfahrrichtung verfahrbar. Dadurch kann bei gleicher wirksamer Reichweite insgesamt der Roboter als solches kleiner dimensioniert werden.The robot is preferably arranged on the support structure via a boom and the boom on the support structure can also be pivoted about a vertical pivot axis and / or can be moved in a horizontal direction of travel. As a result, the robot as such can be made smaller overall with the same effective range.

Die Tragstruktur kann im Einzelfall ein einzelnes Element sein. In diesem Fall weist die Tragstruktur über eine etwaige translatorische Verfahrbarkeit relativ zur Haltestruktur hinaus keine weiteren Freiheitsgrade auf. Die Anordnung des Roboters an der Tragstruktur kann in diesem Fall nach Bedarf sein. Üblicherweise aber weist die Tragstruktur einen den C-Bogen tragenden Bogenträger und einen den Bogenträger tragenden Basiskörper auf. In diesem Fall ist der Basiskörper an der Haltestruktur befestigt und ist weiterhin der Bogenträger am Basiskörper um eine im wesentlichen horizontale Drehachse drehbar angeordnet. Im Falle der relativ zum Basiselement ortsfesten Anordnung der Haltestruktur verläuft die Horizontalkomponente der Drehachse parallel zur Längsachse der Patientenlagerung. Im Falle einer Ausgestaltung mit Bogenträger und Basiskörper ist vorzugsweise der Roboter am Bogenträger angeordnet. Dadurch wird der Roboter näher am Untersuchungsvolumen angeordnet, so dass seine wirksame Reichweite nur relativ klein sein muss. Dennoch kann der Roboter in der Wartestellung vollständig außerhalb des Untersuchungsvolumens platziert werden.The support structure can be a single element in individual cases. In this case, the support structure has no further degrees of freedom beyond any translational displaceability relative to the holding structure. The arrangement of the robot on the support structure can in this case be as required. Usually, however, the support structure has an arch support that supports the C-arm and a base body that supports the arch support. In this case, the base body is fastened to the holding structure and, furthermore, the arch support is arranged on the base body so as to be rotatable about an essentially horizontal axis of rotation. In the case of the holding structure being arranged in a stationary manner relative to the base element, the horizontal component of the axis of rotation runs parallel to the longitudinal axis of the patient support. In the case of an embodiment with arch support and base body, the robot is preferably arranged on the arch support. As a result, the robot is arranged closer to the examination volume, so that its effective range only has to be relatively small. Nevertheless, the robot can be placed completely outside of the examination volume in the waiting position.

Im Falle der üblichen Ausgestaltung mit Bogenträger und Basiskörper ist vorzugsweise am Basiskörper innerhalb eines mittels der Roboterhand erreichbaren Bereichs ein Werkzeughalter angeordnet, der mehrere Werkzeuge enthält, mittels derer die Roboterhand bestückbar ist. Dadurch ist auf einfache Weise nach Bedarf eine Bestückung der Roboterhand mit dem jeweils erforderlichen Werkzeug möglich. Falls (ausnahmsweise) die Tragstruktur ein einzelnes Element ist, ist der Werkzeughalter an der Tragstruktur angeordnet.In the case of the usual configuration with arch support and base body, a tool holder is preferably arranged on the base body within an area that can be reached by means of the robot hand, which tool holder contains several tools by means of which the robot hand can be equipped. As a result, the robot hand can be equipped with the required tool in a simple manner as required. If (as an exception) the support structure is a single element, the tool holder is arranged on the support structure.

Vorzugsweise ist mindestens eines der Werkzeuge als Ultraschallkopf ausgebildet und/oder ist mindestens eines der Werkzeuge als Ausbringeinrichtung zum Ausbringen eines Ultraschallgels ausgebildet. In diesem Fall sind durch entsprechende Ansteuerung des Roboters automatisch ausgeführte Ultraschalluntersuchungen möglich. Zusätzlich zu den genannten Werkzeugen kann der Werkzeughalter auch weitere Werkzeuge enthalten, beispielsweise einen Greifer.Preferably, at least one of the tools is designed as an ultrasound head and / or at least one of the tools is designed as an application device for applying an ultrasound gel. In this case, automatically performed ultrasound examinations are possible by controlling the robot accordingly. In addition to the tools mentioned, the tool holder can also contain other tools, for example a gripper.

Üblicherweise weist das Bildgebungssystem eine Steuereinrichtung auf, welche das Patientensystem und das Bildgebungsgerät steuert. Vorzugsweise wird diese Steuereinrichtung derart ausgebildet und ertüchtigt, dass sie auch den Roboter steuert.The imaging system usually has a control device which controls the patient system and the imaging device. This control device is preferably designed and upgraded in such a way that it also controls the robot.

Üblicherweise steuert die Steuereinrichtung somit bezüglich des Patientensystems die Positionierung und gegebenenfalls auch die Orientierung der Patientenlagerung und bezüglich des Bildgebungsgeräts ebenfalls die Positionierung und gegebenenfalls auch die Orientierung des C-Bogens. In der Regel steuert sie auch den Betrieb der Röntgenquelle und des Röntgendetektors. Bezüglich des Roboters erfolgen erfindungsgemäß die übliche Positionierung und übrige Ansteuerung der Roboterhand und gegebenenfalls auch die Ansteuerung des Ultraschallsystems bzw. allgemein der von der Roboterhand gehaltenen Werkzeuge.The control device thus usually controls the positioning and possibly also the orientation of the patient support with respect to the patient system and likewise the positioning and possibly also the orientation of the C-arm with respect to the imaging device. As a rule, it also controls the operation of the X-ray source and the X-ray detector. With regard to the robot, the usual positioning and other control of the robot hand and possibly also the control of the ultrasound system or generally the tools held by the robot hand take place according to the invention.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung zumindest dann, wenn der Roboter sich im Nutzbetrieb befindet, laufend eine Überwachung des Roboters auf Gefahr einer Kollision mit dem Bildgebungsgerät und dem Patientensystem durchführt und im Falle des Erkennens der Gefahr einer Kollision eine Sicherheitsreaktion durchführt. Dadurch können Schäden am Bildgebungsgerät und dem Patientensystem und auch am Roboter vermieden werden.In a preferred embodiment it is provided that the control device continuously monitors the robot for danger at least when the robot is in use carries out a collision with the imaging device and the patient system and, if the risk of a collision is recognized, carries out a safety response. This can prevent damage to the imaging device and the patient system and also to the robot.

Zur Überwachung des Roboters auf Gefahr einer Kollision mit dem Bildgebungsgerät und dem Patientensystem führt die Steuereinrichtung vorzugsweise kontinuierlich virtuelle Kollisionsräume des Bildgebungsgeräts, des Patientensystems und des Roboters entsprechend der Ansteuerung des Bildgebungsgeräts, des Patientensystems und des Roboters nach. In diesem Fall kann sie die Gefahr einer Kollision durch Eindringen eines Kollisionsraums des Roboters in den Kollisionsraum des Bildgebungsgeräts oder des Patientensystems erkennen.To monitor the robot for the risk of a collision with the imaging device and the patient system, the control device preferably continuously tracks virtual collision areas of the imaging device, the patient system and the robot according to the control of the imaging device, the patient system and the robot. In this case, it can recognize the danger of a collision due to the intrusion of a collision space of the robot into the collision space of the imaging device or the patient system.

In einer einfachen Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung derart ausgebildet, dass sie die Roboterhand aufgrund von inkrementellen Verfahrbefehlen verfährt, welche der Steuereinrichtung von einer Bedienperson vorgegeben werden. Auch in dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass das Bildgebungssystem eine mit der Steuereinrichtung verbundene Sensorik aufweist, mittels derer die Position eines auf der Patientenlagerung gelagerten Patienten erfassbar ist. Die Sensorik kann beispielsweise auf optischer Basis (d.h. mit sichtbarem Licht) oder auf Infrarotbasis arbeiten. Aufgrund der Positionserfassung durch die Sensorik kann die Steuereinrichtung die erfasste Position des Patienten beim Bewegen der Roboterhand berücksichtigen. Im Falle einer entsprechenden Sensorik ist es jedoch ebenso möglich, dass die Steuereinrichtung die Roboterhand eigenständig verfährt und positioniert. In a simple embodiment, the control device is designed in such a way that it moves the robot hand on the basis of incremental movement commands which are given to the control device by an operator. In this embodiment, too, it is possible for the imaging system to have a sensor system connected to the control device, by means of which the position of a patient lying on the patient support can be detected. The sensor system can work, for example, on an optical basis (i.e. with visible light) or on an infrared basis. Due to the position detection by the sensor system, the control device can take into account the detected position of the patient when moving the robot hand. In the case of a corresponding sensor system, however, it is also possible for the control device to move and position the robot hand independently.

Vorzugsweise ist die Sensorik an der Roboterhand angeordnet. Beispielsweise ist eine derartige Sensorik von der Firma roboception, München, unter der Bezeichnung rc_visard erhältlich. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen und Anordnungen möglich, beispielsweise an der Tragstruktur, an der Haltestruktur oder an einer anderen Stelle des Bildgebungsraums.The sensor system is preferably arranged on the robot hand. For example, such a sensor system is available from roboception, Munich, under the name rc_visard. However, other configurations and arrangements are also possible, for example on the support structure, on the holding structure or at another point in the imaging space.

Vorzugsweise ist der Patient mittels der Sensorik in allen drei Dimensionen erfassbar. Dadurch steht der Steuereinrichtung die volle, dreidimensionale Information über den Patienten zur Verfügung. Entsprechende Sensoriken sind Fachleuten allgemein bekannt. Beispielsweise kann eine Stereokamera verwendet werden oder können mehrere Kameras verwendet werden, deren Bilder zusammengeführt werden.The patient can preferably be detected in all three dimensions by means of the sensor system. As a result, the full, three-dimensional information about the patient is available to the control device. Corresponding sensor systems are generally known to those skilled in the art. For example, a stereo camera can be used or several cameras can be used, the images of which are merged.

Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung derart ausgebildet, dass sie bei einem Übergang des Roboters vom Wartebetrieb in den Nutzbetrieb zunächst den C-Bogen relativ zur Tragstruktur in eine vordefinierte Lage verfährt und weiterhin während des Bewegens der Roboterhand die Positionierung der Patientenlagerung relativ zum C-Bogen beibehält. Dadurch vereinheitlicht und vereinfacht sich die Bewegungsführung der Roboterhand. Weiterhin muss zur Kollisionsprüfung nur der Kollisionsraum des Roboters entsprechend der Ansteuerung und damit der Bewegung des Roboters aktualisiert werden, da sich die Kollisionsräume des Bildgebungsgeräts und des Patientensystems während der Bewegung der Roboterhand nicht ändern.The control device is preferably designed in such a way that when the robot changes from waiting mode to use mode, it first moves the C-arm relative to the support structure into a predefined position and continues to maintain the positioning of the patient position relative to the C-arm while the robot hand is moved. This unifies and simplifies the motion control of the robot hand. Furthermore, for the collision check only the collision space of the robot has to be updated according to the control and thus the movement of the robot, since the collision spaces of the imaging device and the patient system do not change during the movement of the robot hand.

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 in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:

1 ein Bildgebungssystem in einem Wartebetrieb eines Roboters,
2 ein Patientensystem aus einer Querrichtung gesehen,
3 das Patientensystem von 2 aus seiner Längsrichtung gesehen,
4 eine Steuereinrichtung,
5 das Bildgebungssystem von 1 in einem Nutzbetrieb des Roboters,
6 einen Teil eines Bildgebungsgeräts,
7 ein Ablaufdiagramm,
8 ein Ablaufdiagramm,
9 einen virtuellen Kollisionsraum und
10 eine Roboterhand mit einer Sensorik.

The properties, features and advantages of this invention described above and the manner in which they are achieved will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawings. Here show in a schematic representation:

1 an imaging system in a robot waiting mode,
2 a patient system seen from a transverse direction,
3 the patient system of 2 seen from its length,
4th a control device,
5 the imaging system of 1 in a use of the robot,
6th part of an imaging device,
7th a flow chart,
8th a flow chart,
9 a virtual collision space and
10 a robot hand with a sensor system.

Gemäß 1 umfasst ein Bildgebungssystem für Diagnose und/ oder Therapie ein Patientensystem 1 und ein Bildgebungsgerät 2. Das Bildgebungssystem kann insbesondere als Angiographiesystem ausgebildet sein. In diesem Fall ist das Bildgebungsgerät 2 ein Angiographiegerät.According to 1 an imaging system for diagnosis and / or therapy comprises a patient system 1 and an imaging device 2 . The imaging system can in particular be designed as an angiography system. In this case the imaging device is 2 an angiography machine.

Das Patientensystem 1 weist entsprechend der Darstellung in den 2 und 3 ein Basiselement 3 und eine Patientenlagerung 4 auf. Auf dem Basiselement 3 ist die Patientenlagerung 4 angeordnet. Die Patientenlagerung 4 dient - wie bereits der Name sagt - dazu, dass ein Patient 5 in oder auf der Patientenlagerung 4 gelagert wird.The patient system 1 points as shown in the 2 and 3 a basic element 3 and a patient support 4th on. On the base element 3 is the patient positioning 4th arranged. The patient positioning 4th serves - as the name already suggests - that a patient 5 in or on the patient's bed 4th is stored.

In aller Regel ist das Patientensystem 1 als Patiententisch ausgebildet. In diesem Fall ist die Patientenlagerung 4 eine Patientenliege. In manchen Fällen kann die Patientenlagerung 4 aber auch als Stuhl ausgebildet sein.As a rule, it is the patient system 1 designed as a patient table. In this case the patient position is 4th a patient couch. In some Cases can be the patient positioning 4th but also be designed as a chair.

Das Bildgebungsgerät 2 weist eine Haltestruktur 6 auf. An der Haltestruktur 6 ist eine Tragstruktur 7 befestigt. Von der Tragstruktur 7 ist ein C-Bogen 8 gehalten, der seinerseits eine Röntgenquelle 9 und einen Röntgendetektor 10 trägt. Der C-Bogen 8 wird von der Tragstruktur 7 derart gehalten, dass der C-Bogen 8, wie in 1 durch einen Doppelpfeil an der Außenseite des C-Bogens 8 angedeutet ist, entlang des C-Bogens 8 verfahrbar ist. Die Verfahrbarkeit ist also derart, dass die Röntgenquelle 9 und der Röntgendetektor 10 im Ergebnis kreisförmig um eine Schwenkachse 11 herum verschwenkbar sind, so dass die Röntgenquelle 9 und der Röntgendetektor 10 einander bezüglich der Schwenkachse 11 diametral gegenüber liegen.The imaging device 2 has a support structure 6th on. On the support structure 6th is a supporting structure 7th attached. From the supporting structure 7th is a C-arm 8th held, which in turn is an X-ray source 9 and an X-ray detector 10 wearing. The C-arm 8th is supported by the supporting structure 7th held in such a way that the C-arm 8th , as in 1 by a double arrow on the outside of the C-arm 8th is indicated along the C-arm 8th is movable. The movability is such that the X-ray source 9 and the X-ray detector 10 as a result, circular around a pivot axis 11 are pivotable around, so that the X-ray source 9 and the X-ray detector 10 each other with respect to the pivot axis 11 are diametrically opposite.

In der Regel ist das Patientensystem 1 relativ zum Bildgebungsgerät 2 ortsfest angeordnet. Beispielsweise können die Haltestruktur 6 und das Basiselement 3 innerhalb eines Bildgebungsraums ortsfest angeordnet sein, also nicht beweglich sein. Beispielsweise kann entsprechend der Darstellung in 1 das Basisteil 3 auf dem Boden des Bildgebungsraums aufliegen und kann weiterhin die Haltestruktur 6 ebenfalls auf dem Boden des Bildgebungsraums aufliegen. Alternativ zu einem Aufliegen auf dem Boden des Bildgebungsraums könnte die Haltestruktur 6 auch an der Decke des Bildgebungsraums befestigt sein. Alternativ zu einer ortsfesten Anordnung ist es aber auch möglich, dass die Haltestruktur 6 und/oder das Basisteil 3 innerhalb des Bildgebungsraums beweglich sind, also mobil angeordnet sind.Usually the patient system is 1 relative to the imaging device 2 fixed in place. For example, the holding structure 6th and the base element 3 be arranged in a stationary manner within an imaging room, that is to say not be movable. For example, according to the representation in 1 the base part 3 rest on the floor of the imaging room and can continue to use the support structure 6th also rest on the floor of the imaging room. As an alternative to resting on the floor of the imaging room, the holding structure could 6th also be attached to the ceiling of the imaging room. As an alternative to a stationary arrangement, however, it is also possible that the holding structure 6th and / or the base part 3 are movable within the imaging room, that is, are arranged in a mobile manner.

Die Patientenlagerung 4 ist relativ zum C-Bogen 8 zumindest in ihrer Längsrichtung (also in Richtung ihrer Längsachse 12, siehe 2) verfahrbar. Dies ist in 1 durch einen entsprechenden Doppelpfeil unmittelbar unter der Patientenlagerung 4 angedeutet. In der Regel wird die Verfahrbarkeit der Patientenlagerung 4 relativ zum C-Bogen 8 dadurch erreicht, dass die Patientenlagerung 4 entsprechend der Darstellung in 2 relativ zum Basiselement 3 entsprechend verfahrbar ist. In vielen Fällen ist die Patientenlagerung 4 relativ zum Basiselement 3 zusätzlich auch in Höhenrichtung verfahrbar und/oder um ihre Längsachse 12 kippbar. Zu diesem Zweck können seitliche Stützen, welche die Patientenlagerung 4 mit dem Basiselement 3 verbinden, individuell nach oben und unten verfahren werden. Die Verfahrbarkeit der Stützen ist in 3 durch entsprechende Doppelpfeile angedeutet. Werden die Stützen gleichartig verfahren, beispielsweise beide nach oben (siehe in 3 rechts oben) oder beide nach unten, wird die Patientenlagerung 4 als Ganzes vertikal positioniert. Werden die Stützen ungleichartig verfahren, beispielsweise die linke Stütze nach oben und die rechte Stütze nach unten (siehe in 3 rechts unten) oder umgekehrt, wird die Patientenlagerung 4 als Ganzes um ihre Längsachse 12 verkippt.The patient positioning 4th is relative to the C-arm 8th at least in their longitudinal direction (i.e. in the direction of their longitudinal axis 12th , please refer 2 ) movable. This is in 1 by a corresponding double arrow directly below the patient's position 4th indicated. As a rule, the mobility of the patient positioning 4th relative to the C-arm 8th achieved by the patient positioning 4th as shown in 2 relative to the base element 3 can be moved accordingly. In many cases, patient positioning is 4th relative to the base element 3 can also be moved in the vertical direction and / or around its longitudinal axis 12th tiltable. For this purpose, side supports, which support the patient's position, can be used 4th with the base element 3 connect, be moved individually up and down. The movability of the supports is in 3 indicated by corresponding double arrows. If the supports are moved in the same way, for example both upwards (see in 3 top right) or both down, the patient is positioned 4th positioned vertically as a whole. If the supports are moved differently, for example the left support up and the right support down (see in 3 lower right) or vice versa, the patient is positioned 4th as a whole around its longitudinal axis 12th tilted.

In der Regel ist somit die Patientenlagerung 4 relativ zum C-Bogen 8 auch in Vertikalrichtung positionierbar. Alternativ zu einer entsprechenden Verfahrbewegung der Patientenlagerung 4 wäre natürlich auch eine entgegengesetzte Verfahrbewegung der Tragstruktur 7 möglich. Unter Umständen können auch beide Verfahrbewegungen realisiert sein.As a rule, this is the position of the patient 4th relative to the C-arm 8th can also be positioned vertically. As an alternative to a corresponding movement of the patient support 4th would of course also be an opposite movement of the supporting structure 7th possible. Under certain circumstances, both traversing movements can also be implemented.

Gegebenenfalls kann die Tragstruktur 7 relativ zu der Haltestruktur 6 auch horizontal verfahrbar sein. In diesem Fall ist die horizontale Verfahrrichtung der Tragstruktur 7 orthogonal zur Längsachse 12 der Patientenlagerung 4.If necessary, the support structure 7th relative to the support structure 6th can also be moved horizontally. In this case the horizontal direction of travel is the supporting structure 7th orthogonal to the longitudinal axis 12th the patient positioning 4th .

Die Tragstruktur 7 kann im Einzelfall ein einzelnes Element sein. In diesem Fall weist die Tragstruktur 7 über die obenstehend erläuterte eventuelle translatorische Verfahrbarkeit horizontal und/oder vertikal hinaus keine weiteren Freiheitsgrade auf. In der Regel weist die Tragstruktur 7 jedoch einen Bogenträger 13 und einen Basiskörper 14 auf. Der Bogenträger 13 trägt, wie bereits sein Name sagt, den C-Bogen 8. Der Basiskörper 14 ist an der Haltestruktur 6 befestigt und trägt den Bogenträger 13. In diesem Fall ist der Bogenträger 13 derart am Basiskörper 14 angeordnet, dass der Bogenträger 13 um eine Drehachse 15 drehbar ist. Die Drehachse 15 verläuft im wesentlichen horizontal, vorzugsweise entsprechend der Darstellung in den 1 und 2 sogar exakt horizontal. Sofern die Drehachse 15 nicht exakt horizontal verläuft, bildet die Richtung der Drehachse 15 mit der Horizontalen einen Winkel von maximal 20°. Meist ist die Abweichung von der Horizontalen noch geringer und liegt bei maximal 15°, beispielsweise bei 10° oder weniger. Im Falle einer ortsfesten Anordnung der Haltestruktur 6 verläuft die Horizontalkomponente der Drehachse 15 parallel zur Längsachse 12 der Patientenlagerung 4. The supporting structure 7th can be a single element in individual cases. In this case, the supporting structure 7th There are no further degrees of freedom beyond the possible translational displaceability horizontally and / or vertically explained above. Usually has the supporting structure 7th but an arch support 13th and a base body 14th on. The arch bearer 13th carries, as its name suggests, the C-arm 8th . The base body 14th is on the support structure 6th attaches and carries the arch support 13th . In this case it is the arch support 13th such on the base body 14th arranged that the arch support 13th around an axis of rotation 15th is rotatable. The axis of rotation 15th runs essentially horizontally, preferably as shown in FIG 1 and 2 even exactly horizontal. Provided the axis of rotation 15th is not exactly horizontal, forms the direction of the axis of rotation 15th an angle of maximum 20 ° with the horizontal. Usually the deviation from the horizontal is even smaller and is a maximum of 15 °, for example 10 ° or less. In the case of a stationary arrangement of the holding structure 6th runs the horizontal component of the axis of rotation 15th parallel to the longitudinal axis 12th the patient positioning 4th .

Das Bildgebungssystem weist gemäß 4 eine Steuereinrichtung 16 auf, welche das Patientensystem 1 und das Bildgebungsgerät 2 steuert. Insbesondere gibt die Steuereinrichtung 16 Steuerbefehle C1 an das Patientensystem 1 aus. Damit steuert die Steuereinrichtung 16 die horizontale Positionierung der Patientenlagerung 4 in Richtung der Längsachse 12 und gegebenenfalls auch die vertikale Positionierung der Patientenlagerung 4 und/oder die Orientierung der Patientenlagerung 4 relativ zur Längsachse 12. Die Steuereinrichtung 16 gibt weiterhin Steuerbefehle C2 an das Bildgebungsgerät 2 aus. Damit steuert die Steuereinrichtung 16, soweit möglich, die Positionierung und/oder die Orientierung des C-Bogens 8, das Verfahren des C-Bogens 8 an der Tragstruktur 7 und den Betrieb der Röntgenquelle 9 und des Röntgendetektors 10.The imaging system has according to 4th a control device 16 on which the patient system 1 and the imaging device 2 controls. In particular, the control device gives 16 Control commands C1 to the patient system 1 out. The control device thus controls 16 the horizontal positioning of the patient support 4th in the direction of the longitudinal axis 12th and, if necessary, also the vertical positioning of the patient support 4th and / or the orientation of the patient position 4th relative to the longitudinal axis 12th . The control device 16 continues to give control commands C2 to the imaging device 2 out. The control device thus controls 16 as far as possible, the positioning and / or the orientation of the C-arm 8th , the process of the C-arm 8th on the supporting structure 7th and the operation of the X-ray source 9 and the X-ray detector 10 .

Soweit bisher erläutert, entspricht die Ausgestaltung des Bildgebungssystems dem Stand der Technik. Erfindungsgemäß weist das Bildgebungssystem jedoch zusätzlich einen mehrachsigen Roboter 17 auf. Der Roboter 17 weist seinerseits eine Roboterhand 18 auf. Der Roboter 17 ist an der Tragstruktur 7 des Bildgebungsgeräts 2 angeordnet. Die Anordnung des Roboters 17 an der Tragstruktur 7 kann nach Bedarf sein. Insbesondere kann der Roboter 17 entsprechend der Darstellung in 1 am Bogenträger 13 angeordnet sein. Die Steuerung des Roboters 17 erfolgt durch die Ausgabe entsprechender Steuerbefehle C3 durch die Steuereinrichtung 16.As far as explained so far, the design of the imaging system corresponds to the state of the art. According to the invention, however, the imaging system additionally has a multi-axis robot 17th on. The robot 17th in turn has a robotic hand 18th on. The robot 17th is on the supporting structure 7th of the imaging device 2 arranged. The arrangement of the robot 17th on the supporting structure 7th can be as required. In particular, the robot can 17th as shown in 1 on the arch support 13th be arranged. The control of the robot 17th takes place by issuing appropriate control commands C3 by the control device 16 .

Der Roboter 17 als solcher kann beispielsweise als handelsüblicher sogenannter Cobot (= Hilfsroboter) mit fünf oder noch mehr Achsen ausgebildet sein, beispielsweise als Roboter 17 mit 7 Achsen. Derartige Roboter sind Fachleuten allgemein bekannt. Beispielsweise wird von der Firma Franka Emika unter der Bezeichnung „Panda“ ein derartiger Roboter angeboten und vertrieben.The robot 17th as such, it can be designed, for example, as a commercially available so-called cobot (= auxiliary robot) with five or even more axes, for example as a robot 17th with 7 axes. Such robots are well known to those skilled in the art. For example, such a robot is offered and sold by the company Franka Emika under the name “Panda”.

Der Roboter 17 kann alternativ verwendet werden oder nicht verwendet werden. Wenn und solange der Roboter 17 nicht verwendet wird, befindet sich der Roboter 17 in einem Wartebetrieb. Der Roboter 17 befindet sich insbesondere dann im Wartebetrieb, wenn Positionierungen der Patientenlagerung 4 relativ zum C-Bogen 8 vorgenommen werden und wenn mittels des C-Bogens 8 Röntgenuntersuchungen des Patienten 5 vorgenommen werden. Wird der Roboter 17 verwendet, befindet er sich in einem Nutzbetrieb.The robot 17th may or may not be used alternatively. If and as long as the robot 17th the robot is not in use 17th in a waiting mode. The robot 17th is in particular in waiting mode when positioning the patient 4th relative to the C-arm 8th and if using the C-arm 8th X-ray examinations of the patient 5 be made. Will the robot 17th used, it is in a commercial operation.

Im Wartebetrieb wird der Roboter 17 in einer zurückgezogenen Wartestellung gehalten, in welcher der Roboter 17 möglichst wenig Platz benötigt. In der Wartestellung ist der Roboter 17 in 1 dargestellt. Sofern die Haltestruktur 6 ortsfest im Bildgebungsraum angeordnet ist, ist der Roboter 17 in der Wartestellung vollständig außerhalb eines Untersuchungsvolumens 19 angeordnet. Dies gilt insbesondere auch für die Roboterhand 18. Das Untersuchungsvolumen 19 ist durch die Patientenlagerung 4 definiert. Insbesondere ist das Untersuchungsvolumen 19 in der Horizontalebene durch die Patientenlagerung 4 begrenzt und erstreckt sich von dort aus nach oben. Die Anordnung des Roboters 17 außerhalb des Untersuchungsvolumens 19 gilt unabhängig von der Positionierung der Patientenlagerung 4 relativ zum C-Bogen 8. Der Roboter 17 ist also auch dann vollständig außerhalb des Untersuchungsvolumens 19 angeordnet, wenn die Patientenlagerung 4 so nahe wie möglich an den C-Bogen 8 herangefahren ist.The robot is in waiting mode 17th held in a withdrawn waiting position, in which the robot 17th takes up as little space as possible. The robot is on hold 17th in 1 shown. Provided the holding structure 6th The robot is arranged stationary in the imaging room 17th in the waiting position completely outside of an examination volume 19th arranged. This also applies in particular to the robot hand 18th . The investigation volume 19th is due to the patient positioning 4th Are defined. In particular, the examination volume 19th in the horizontal plane through the patient positioning 4th limited and extends upwards from there. The arrangement of the robot 17th outside of the examination volume 19th applies regardless of the positioning of the patient support 4th relative to the C-arm 8th . The robot 17th is therefore also completely outside the examination volume 19th arranged when patient positioning 4th as close as possible to the C-arm 8th has approached.

Im Nutzbetrieb wird der Roboter 17 verwendet. Im Nutzbetrieb ist die Roboterhand 18 ausfahrbar. Somit ist entsprechend der Darstellung in 5 zumindest die Roboterhand 18 innerhalb des Untersuchungsvolumens 19 positionierbar. Dies gilt stets und damit insbesondere auch in dem Fall, dass die Haltestruktur 6 ortsfest im Bildgebungsraum angeordnet ist.In use, the robot becomes 17th used. The robot hand is in use 18th extendable. Thus, according to the representation in 5 at least the robot hand 18th within the examination volume 19th positionable. This always applies, and therefore in particular also in the event that the holding structure 6th is arranged stationary in the imaging room.

Der Roboter 17 kann direkt an der Tragstruktur 7 bzw. dem Bogenträger 13 angeordnet sein. Vorzugsweise ist der Roboter 17 entsprechend der Darstellung in den 1 und 5 über einen Ausleger 20 an der Tragstruktur 7 bzw. dem Bogenträger 13 angeordnet. In diesem Fall kann der Ausleger 20 entsprechend der Darstellung in 5 in einer horizontalen Verfahrrichtung verfahrbar sein. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Ausleger 20 an der Tragstruktur 7 bzw. dem Bogenträger 13 um eine vertikale Schwenkachse 21 verschwenkbar ist.The robot 17th can be attached directly to the supporting structure 7th or the arch support 13th be arranged. Preferably the robot is 17th as shown in the 1 and 5 via a boom 20th on the supporting structure 7th or the arch support 13th arranged. In this case the boom can 20th as shown in 5 be movable in a horizontal direction of travel. Alternatively or additionally it is possible that the boom 20th on the supporting structure 7th or the arch support 13th about a vertical pivot axis 21 is pivotable.

An der Tragstruktur 7 - vorzugsweise am Basiskörper 13 - ist gemäß 6 weiterhin ein Werkzeughalter 22 angeordnet. Der Werkzeughalter 22 enthält gemäß 6 mehrere Werkzeuge 23, mittels derer die Roboterhand 18 bestückt werden kann. Die Anordnung des Werkzeughalters 22 ist derart, dass er mittels der Roboterhand 18 erreichbar ist. Die Werkzeuge 23 selbst können nach Bedarf ausgebildet sein. Oftmals sollen mittels des Roboters 17 jedoch Ultraschalluntersuchungen vorgenommen werden. In diesem Fall ist mindestens eines der Werkzeuge 23 (6 links) als Ultraschallkopf ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens eines der Werkzeuge 23 (6 rechts) als Ausbringeinrichtung zum Ausbringen eines Ultraschallgels ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass ein weiteres der Werkzeuge 23 (6 mitte) als Greifer ausgebildet ist. Es sind auch weitere Werkzeuge möglich.On the supporting structure 7th - preferably on the base body 13th - is according to 6th furthermore a tool holder 22nd arranged. The tool holder 22nd contains according to 6th multiple tools 23 , by means of which the robot hand 18th can be equipped. The arrangement of the tool holder 22nd is such that he can use the robotic hand 18th is attainable. The tools 23 themselves can be designed as required. Often times, by means of the robot 17th however, ultrasound exams will be done. In this case, at least one of the tools is 23 ( 6th left) designed as an ultrasound head. Alternatively or additionally, at least one of the tools 23 ( 6th right) can be designed as a dispensing device for dispensing an ultrasonic gel. Alternatively or additionally, it is possible that another of the tools 23 ( 6th middle) is designed as a gripper. Other tools are also possible.

Die Steuereinrichtung 16 steuert auch den Roboter 17. Insbesondere erfolgen mittels der Steuereinrichtung 16 die übliche Positionierung und auch die übrige Ansteuerung der Roboterhand 18.The control device 16 also controls the robot 17th . In particular, take place by means of the control device 16 the usual positioning and the rest of the control of the robot hand 18th .

Insbesondere im Fall der Erfassung von Ultraschalldaten ergibt sich somit ganz von selbst ein weiterer Vorteil. Denn dadurch, dass der Ultraschallkopf mittels des Roboters 17 positioniert wird und die Anordnung des Roboters 17 an der Tragstruktur 7 vorbekannt ist, sind zum Zeitpunkt der Erfassung der Ultraschalldaten der Ort und die Orientierung des Ultraschallkopfes bekannt. Die erfassten Ultraschalldaten können daher relativ zu den mittels des Bildgebungsgeräts 2 erfassten Röntgenbilddaten auf einfache Weise registriert werden.In particular in the case of the acquisition of ultrasound data, there is thus a further advantage of its own accord. Because by the fact that the ultrasound head by means of the robot 17th is positioned and the arrangement of the robot 17th on the supporting structure 7th is previously known, the location and orientation of the ultrasound head are known at the time the ultrasound data is recorded. The acquired ultrasound data can therefore be relative to that by means of the imaging device 2 captured X-ray image data can be registered in a simple manner.

Nachstehend wird in Verbindung mit 7 schematisch erläutert, wie die Ansteuerung des Roboters 17 in die Ansteuerung des Patientensystems 1 und des Bildgebungsgeräts 2 eingebunden ist. In diesem Zusammenhang wird zugleich auch eine vorteilhafte Ausgestaltung der Betriebsweise näher erläutert.The following is used in conjunction with 7th schematically explains how the control of the robot 17th into the control of the patient system 1 and the imaging device 2 is involved. In this context, there is also a advantageous embodiment of the mode of operation explained in more detail.

Gemäß 7 prüft die Steuereinrichtung 16 in einem Schritt S1, ob der Roboter 17 sich im Nutzbetrieb befindet. Die Festlegung, ob der Roboter 17 sich im Nutzbetrieb oder im Wartebetrieb befindet, kann beispielsweise aufgrund einer entsprechenden Vorgabe eines Betriebsmodus M durch eine Bedienperson 24 (siehe 4) erfolgen.According to 7th checks the control device 16 in one step S1 whether the robot 17th is in use. Determining whether the robot 17th is in use mode or in waiting mode, for example, based on a corresponding specification of an operating mode M by an operator 24 (please refer 4th ) respectively.

Wenn der Roboter 17 sich nicht im Nutzbetrieb befindet, prüft die Steuereinrichtung 16 in einem Schritt S2, ob der Roboter 17 soeben den Nutzbetrieb verlassen hat. Wenn dies der Fall ist, überführt die Steuereinrichtung 16 in einem Schritt S3 den Roboter 17 in die Wartestellung. Anderenfalls überspringt die Steuereinrichtung 16 den Schritt S3. In einem Schritt S4 erfolgt sodann durch Vorgabe entsprechender Steuerbefehle C1, C2 (siehe 4) die konventionelle Ansteuerung des Bildgebungssystems, also des Patientensystems 1 und des Bildgebungsgeräts 2.When the robot 17th is not in use, the control device checks 16 in one step S2 whether the robot 17th has just left commercial operation. If this is the case, the control device transfers 16 in one step S3 the robot 17th on hold. Otherwise the control device skips 16 the step S3 . In one step S4 is then carried out by giving appropriate control commands C1 , C2 (please refer 4th ) the conventional control of the imaging system, i.e. the patient system 1 and the imaging device 2 .

Wenn sich der Roboter 17 hingegen im Nutzbetrieb befindet, prüft die Steuereinrichtung 16 in einem Schritt S5, ob der Roboter 17 den Nutzbetrieb soeben neu angenommen hat. Wenn dies der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 16 zu einem Schritt S6 über. Im Schritt S6 verfährt die Steuereinrichtung 16 den C-Bogen 8 relativ zur Tragstruktur 7 in eine vordefinierte Lage. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 16 den C-Bogen 8 in die in den 1 und 5 dargestellte Positionierung verfahren, in welcher die Röntgenquelle 9 und der Röntgendetektor 10 vertikal direkt übereinander angeordnet sind.When the robot 17th on the other hand, is in use, the control device checks 16 in one step S5 whether the robot 17th has just re-accepted commercial operation. If so, the controller leaves 16 to one step S6 above. In step S6 moves the control device 16 the C-arm 8th relative to the supporting structure 7th in a predefined position. For example, the control device 16 the C-arm 8th in the in the 1 and 5 traverse the illustrated positioning in which the X-ray source 9 and the X-ray detector 10 are arranged vertically one above the other.

Sodann geht die Steuereinrichtung 16 zu einem Schritt S7 über. Im Schritt S7 verriegelt die Steuereinrichtung 16 die weitere Positionierung der Patientenlagerung 4 relativ zum C-Bogen 8. Die Positionierung der Patientenlagerung 4 relativ zum C-Bogen 8 wird somit beibehalten, solange der Nutzbetrieb anhält.Then the control device goes 16 to one step S7 above. In step S7 locks the control device 16 the further positioning of the patient support 4th relative to the C-arm 8th . The positioning of the patient support 4th relative to the C-arm 8th is thus retained as long as the useful operation continues.

Die Schritte S5 bis S7 entsprechen einer vorteilhaften Ausgestaltung. Sie sind daher nicht zwingend erforderlich. Durch die Schritte S5 bis S7 wird erreicht, dass im nachfolgenden Nutzbetrieb nur noch der Roboter 17 angesteuert wird und demzufolge auch nur Veränderungen des Roboter 17 berechnet und berücksichtigt werden müssen.The steps S5 to S7 correspond to an advantageous embodiment. They are therefore not absolutely necessary. Through the steps S5 to S7 it is achieved that in the subsequent use only the robot 17th is controlled and therefore only changes to the robot 17th must be calculated and taken into account.

Unabhängig davon, ob die Schritte S5 bis S7 vorhanden sind oder nicht, und unabhängig davon, ob im Falle des Vorhandenseins der Schritte S5 bis S8 die Schritte S6 und S7 ausgeführt oder übersprungen werden, wird jedoch ein Schritt S8 ausgeführt. Im Schritt S8 erfolgt die Ansteuerung des Roboters 17 durch die Steuereinrichtung 16.Regardless of the steps S5 to S7 are present or not, and regardless of whether in the case of the presence of the steps S5 to S8 the steps S6 and S7 executed or skipped becomes a step S8 executed. In step S8 the robot is controlled 17th by the control device 16 .

8 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung. Gemäß 8 sind dem Schritt S8 Schritte S11 bis S13 vorgeordnet. Im Schritt S11 erfolgt für einen vorbestimmten Zeithorizont eine vorausschauende Ermittlung der Bewegung des Patientensystems 1 und/oder des Bildgebungsgeräts 2. Im Schritt S12 erfolgt für denselben Zeithorizont oder einen anderen Zeithorizont eine vorausschauende Ermittlung der Bewegung des Roboters 17. Im Schritt S13 prüft die Steuereinrichtung 16, ob die Gefahr einer Kollision des Roboters 17 mit dem Bildgebungsgerät 2 und dem Patientensystem 1 besteht. Besteht keine Gefahr einer Kollision, geht die Steuereinrichtung 16 zum Schritt S8 über. Besteht hingegen die Gefahr einer Kollision, geht die Steuereinrichtung 16 zu einem Schritt S14 über. Im Schritt S14 führt die Steuereinrichtung 16 eine Sicherheitsreaktion durch. Die Sicherheitsreaktion kann nach Bedarf sein. Typisch sind das Stoppen der Bewegung des Roboters 17 und das Zurückführen des Roboters 17 in die Wartestellung. Falls der Ausleger 20 vorhanden ist, kann gegebenenfalls auch der Ausleger 20 ausgefahren bleiben und nur im übrigen eine Überführung des Roboters 17 in die Wartestellung erfolgen. 8th shows a further advantageous embodiment. According to 8th are the step S8 steps S11 to S13 upstream. In step S11 a predictive determination of the movement of the patient system takes place for a predetermined time horizon 1 and / or the imaging device 2 . In step S12 a predictive determination of the movement of the robot takes place for the same time horizon or a different time horizon 17th . In step S13 checks the control device 16 whether the risk of collision of the robot 17th with the imaging device 2 and the patient system 1 consists. If there is no risk of a collision, the control device leaves 16 to the crotch S8 above. If, on the other hand, there is a risk of a collision, the control device leaves 16 to one step S14 above. In step S14 leads the control device 16 a security response. The safety response can be as needed. Stopping the movement of the robot is typical 17th and returning the robot 17th on hold. If the boom 20th is present, the boom can also be used if necessary 20th remain extended and only otherwise a transfer of the robot 17th be put on hold.

Eine Kollisionsüberwachung ist als solche Stand der Technik. Sie ist insbesondere bei Industrierobotern und auch bei Werkzeugmaschinen ganz allgemein weit verbreitet. Eine übliche Vorgehensweise besteht beispielsweise darin, dass die Steuereinrichtung 16 kontinuierlich virtuelle Kollisionsräume 25 des Bildgebungsgeräts 2, des Patientensystems 1 und des Roboters 17 entsprechend der Ansteuerung des Bildgebungsgeräts 2, des Patientensystems 1 und des Roboters 17 nachführt. Das Nachführen ist in 9 rein beispielhaft für eine Bewegung von Elementen des Roboters 17 dargestellt. Die Gefahr einer Kollision wird in dieser Ausgestaltung dadurch erkannt, dass ein Kollisionsraum 25 des Roboters 17 in den Kollisionsraum des Bildgebungsgeräts 2 oder des Patientensystems 1 eindringt.As such, collision monitoring is state of the art. It is particularly widespread in industrial robots and also in machine tools in general. A common procedure is, for example, that the control device 16 continuously virtual collision areas 25th of the imaging device 2 , the patient system 1 and the robot 17th according to the control of the imaging device 2 , the patient system 1 and the robot 17th tracks. Tracking is in 9 purely exemplary for a movement of elements of the robot 17th shown. In this refinement, the risk of a collision is recognized by the fact that there is a collision area 25th of the robot 17th into the collision room of the imaging device 2 or the patient system 1 penetrates.

Falls die Schritte S5 bis S7 vorhanden sind, ist es möglich, dass der Schritt S11 nur zusammen mit den Schritten S6 und S7 ausgeführt wird. Denn in diesem Fall ist es ausreichend, die Ermittlung der Kollisionsräume 25 für das Bildgebungsgerät 2 und das Patientensystem 1 nur einmalig durchzuführen, da das Bildgebungsgerät 2 und das Patientensystem 1 im Nutzbetrieb des Roboters 17 nicht mehr bewegt werden.If the steps S5 to S7 are present, it is possible that the step S11 just along with the steps S6 and S7 is performed. Because in this case it is sufficient to determine the collision areas 25th for the imaging device 2 and the patient system 1 to be performed only once, as the imaging device 2 and the patient system 1 when the robot is in use 17th can no longer be moved.

In einer einfachen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird der Roboter 17 von der Steuereinrichtung 16 aufgrund von inkrementellen Verfahrbefehlen V der Bedienperson 24 (siehe 4) gesteuert. Die Bedienperson 24 gibt also beispielsweise Befehle wie vor, zurück, nach oben, nach unten, nach links, nach rechts vor. Die Bewegungen des Roboters 17 folgen in diesem Fall den von der Bedienperson 24 vorgegebenen inkrementellen Verfahrbefehlen V, wenn und solange die Verfahrbefehle V vorgegeben werden. Zusätzlich zu den Verfahrbefehlen V kann die Bedienperson 24 weiterhin Bedienbefehle für die Roboterhand 18 wie beispielsweise „greifen“ oder „Ultraschallgel aufbringen“ vorgeben. Dies ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung von untergeordneter Bedeutung. Es ist alternativ aber auch möglich, dass die Steuereinrichtung 16 die Bewegung des Roboters 17 eigenständig ermittelt und vorgibt. In a simple embodiment of the present invention, the robot 17th from the control device 16 due to incremental movement commands V the operator 24 (please refer 4th ) controlled. The operator 24 gives commands like forward, backward, up, down, left, right forward. The movements of the robot 17th in this case follow those of the Operator 24 specified incremental movement commands V , if and for as long as the movement commands V can be specified. In addition to the movement commands V can the operator 24 continue to operate commands for the robot hand 18th such as “grab” or “apply ultrasound gel”. This is of subordinate importance in the context of the present invention. Alternatively, however, it is also possible that the control device 16 the movement of the robot 17th independently determined and specifies.

Um eine eigenständige Bewegung des Roboters 17 durch die Steuereinrichtung 16 zu ermöglichen, weist das Bildgebungssystem entsprechend der Darstellung in 10 (siehe ergänzend die 1 und 5) eine Sensorik 26 auf. Mittels der Sensorik 26 ist es möglich, die Position des Patienten 5 zu erfassen, der auf der Patientenlagerung 4 gelagert ist. Die Sensorik 26 ist mit der Steuereinrichtung 16 verbunden. Der Steuereinrichtung 16 ist somit im Ergebnis die Position des Patienten 5 bekannt. Sie ist daher in der Lage, die Position beim Bewegen der Roboterhand 18 zu berücksichtigen.About an independent movement of the robot 17th by the control device 16 the imaging system, as shown in 10 (see also the 1 and 5 ) a sensor system 26th on. Using the sensors 26th it is possible to change the position of the patient 5 to capture who is on the patient support 4th is stored. The sensors 26th is with the control device 16 connected. The control device 16 is therefore the position of the patient as a result 5 known. It is therefore able to determine the position when moving the robot hand 18th to consider.

Die Anordnung der Sensorik 26 kann nach Bedarf sein. Vorzugsweise ist die Sensorik 26 entsprechend der Darstellung in 10 an der Roboterhand 18 angeordnet. Die Bestückung der Roboterhand 18 mit einem als Greifer ausgebildeten Werkzeug 23 ist von untergeordneter Bedeutung.The arrangement of the sensors 26th can be as required. The sensor system is preferably 26th as shown in 10 on the robot hand 18th arranged. The equipping of the robot hand 18th with a tool designed as a gripper 23 is of minor importance.

Auch die Ausgestaltung der Sensorik 26 kann nach Bedarf sein. Vorzugsweise ist der Patient 5 mittels der Sensorik 26 in allen drei Dimensionen erfassbar. Die Sensorik 26 liefert also ein Stereobild. Dadurch kann der Steuereinrichtung 16 die volle dreidimensionale Information über den Patienten 5 zur Verfügung stehen. Entsprechende Sensoriken 26, mittels derer sogenannte Tiefenbilder erfasst werden können, sind Fachleuten allgemein bekannt. Beispielsweise kann eine Stereokamera verwendet werden oder können mehrere Kameras verwendet werden, deren Bilder zusammengeführt werden.Also the design of the sensors 26th can be as required. Preferably the patient is 5 by means of the sensors 26th detectable in all three dimensions. The sensors 26th thus delivers a stereo image. This allows the control device 16 the full three-dimensional information about the patient 5 be available. Corresponding sensors 26th , by means of which so-called depth images can be acquired, are generally known to those skilled in the art. For example, a stereo camera can be used or several cameras can be used, the images of which are merged.

Die Information über die Position des Patienten 5 ermöglicht es, beispielsweise mittels künstlicher Intelligenz (beispielsweise basierend auf neuronalen Netzen) Körperteile des Patienten 5 als solche zu identifizieren und zu lokalisieren. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 16 den Kopf, den Brustkorb oder den Bauchraum des Patienten 5 identifizieren und lokalisieren. In diesem Fall muss die Bedienperson 24 beispielsweise nur noch das Programm „Lungenuntersuchung“ (oder eine andere Untersuchung) vorgeben, woraufhin die Steuereinrichtung 16 eigenständig diejenigen Stellen des Patienten 5 ermittelt, zu denen die Roboterhand 18 (gegebenenfalls einschließlich eines geeigneten Werkzeugs 23) verfahren werden muss, und anschließend die Verfahrbewegung auch eigenständig und autonom durchzuführen.The information about the position of the patient 5 enables body parts of the patient, for example by means of artificial intelligence (for example based on neural networks) 5 to be identified and localized as such. For example, the control device 16 the patient's head, chest, or abdomen 5 identify and localize. In this case, the operator must 24 For example, only specify the “lung examination” program (or another examination), whereupon the control device 16 independently those positions of the patient 5 determined to which the robot hand 18th (including a suitable tool if necessary 23 ) must be traversed, and then also carry out the traversing movement independently and autonomously.

Die Verwendung einer Sensorik 26 ist prinzipiell auch bei einer Vorgabe der Verfahrbefehle V durch die Bedienperson 24 möglich. In diesem Fall ist es beispielsweise möglich dass die Steuereinrichtung 16 bei der Vorgabe von inkrementellen Verfahrbefehlen durch die Bedienperson 24 sozusagen die Ausführung von Verfahrbefehlen V verweigert, wenn dies mit einer Gefahr für den Patienten 5 verbunden wäre.The use of a sensor system 26th is in principle also when the movement commands are specified V by the operator 24 possible. In this case it is possible, for example, that the control device 16 when specifying incremental movement commands by the operator 24 the execution of movement commands, so to speak V refused if this poses a risk to the patient 5 would be connected.

Unter Umständen kann auch anstelle einer Sensorik 26 mittels der Röntgenbildgebung eine Erfassung und Bestimmung von Körperteilen des Patienten 5 erfolgen.Under certain circumstances, instead of a sensor system 26th detection and determination of body parts of the patient by means of X-ray imaging 5 respectively.

Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung somit folgenden Sachverhalt:

Ein Bildgebungssystem für Diagnose und/oder Therapie umfasst einen Patiententisch 1 mit einem Basiselement 3 und einer Patientenlagerung 4. Das Bildgebungssystem umfasst weiterhin ein Bildgebungsgerät 2 mit einem C-Bogen 8, der eine Röntgenquelle 9 und einen Röntgendetektor 10 trägt. Der C-Bogen 8 ist an einer Tragstruktur 7 gehalten. Die Patientenlagerung 4 ist relativ zum C-Bogen 8 zumindest in ihrer Längsrichtung verfahrbar. Die Tragstruktur 7 ist an einer Haltestruktur 6 befestigt. Das Bildgebungssystem weist einen an der Tragstruktur 7 angeordneten mehrachsigen Roboter 17 mit einer Roboterhand 18 auf. Der Roboter 17 wird in einem Wartebetrieb des Roboters 17 in einer zurückgezogenen Wartestellung gehalten. In einem Nutzbetrieb des Roboters 17 ist die Roboterhand 18 ausfahrbar.

In summary, the present invention relates to the following facts:

An imaging system for diagnosis and / or therapy comprises a patient table 1 with a base element 3 and a patient support 4th . The imaging system further includes an imaging device 2 with a C-arm 8th holding an x-ray source 9 and an X-ray detector 10 wearing. The C-arm 8th is on a supporting structure 7th held. The patient positioning 4th is relative to the C-arm 8th movable at least in their longitudinal direction. The supporting structure 7th is on a support structure 6th attached. The imaging system has one on the support structure 7th arranged multi-axis robot 17th with a robotic hand 18th on. The robot 17th is in a waiting mode of the robot 17th held in a withdrawn waiting position. In a working operation of the robot 17th is the robot hand 18th extendable.

Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere ist auf platzsparende und dennoch die Röntgenbildgebung nicht störende Art und Weise eine Integration einer Ultraschaltbildgebung in ein Bildgebungssystem möglich. Aufgrund der Möglichkeit, das Werkzeug 23 an der Roboterhand 18 wechseln zu können, ist mittels des Roboters 17 in Verbindung mit den Werkzeugen 23 des Werkzeughalters 22 eine Vielzahl von Maßnahmen automatisierbar. Aufgrund des fernsteuerbaren bzw. autonomen Betriebs des Roboters 17 kann weiterhin die Gefahr einer unerwünschten Röntgendosis für das Bedienpersonal des Bildgebungssystems vermieden oder zumindest reduziert werden.The present invention has many advantages. In particular, ultrasound imaging can be integrated into an imaging system in a space-saving manner that does not interfere with x-ray imaging. Because of the possibility of the tool 23 on the robot hand 18th to be able to change is by means of the robot 17th in connection with the tools 23 of the tool holder 22nd a large number of measures can be automated. Due to the remote controllable or autonomous operation of the robot 17th Furthermore, the risk of an undesirable X-ray dose for the operating personnel of the imaging system can be avoided or at least reduced.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in more detail by the preferred exemplary embodiment, the invention is not restricted by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Imaging system for diagnosis and / or therapy, - wherein the imaging system comprises a patient system (1) which comprises a base element (3) and a patient support (4) serving to position a patient (5), - wherein the imaging system further comprises an imaging device (2 ) which has a C-arm (8) carrying an X-ray source (9) and an X-ray detector (10), - wherein the imaging device (2) has a support structure (7) on which the C-arm (8) is held in this way is that the C-arm (8) on the support structure (7) can be moved along the C-arm (8), - wherein the patient support (4) can be moved relative to the C-arm (8) at least in its longitudinal direction, - wherein the imaging device (2) has a holding structure (6) to which the support structure (7) is attached, characterized in that - that the imaging system has a multi-axis robot (17) with a robot hand (18), - that the robot (17 ) on the support structure (7) of the imaging device (2nd ) is arranged, - that the robot (17) is held in a withdrawn waiting position when the robot (17) is in waiting mode and - that the robot hand (18) can be extended when the robot (17) is in use.

Imaging system according to Claim 1 , characterized in that - that the holding structure (6) is arranged stationary relative to the base element (3), - that the robot (17) in the waiting position is completely outside, regardless of the positioning of the patient support (4) relative to the C-arm (8) an examination volume (19) is arranged, which is delimited in the horizontal plane by the patient support (4) and which extends upwards starting from the patient support (4), and - that at least the robot hand (18) is in use within the examination volume (19 ) can be positioned.

Imaging system according to Claim 1 or 2 , because I mean that the robot (17) is arranged on the support structure (7) via a boom (20) and that the boom (20) on the support structure (7) can be pivoted about a vertical pivot axis (21) and / or can be moved in a horizontal direction.

Imaging system according to Claim 1 , 2 or 3 , I net durc hgekennze, - that the support structure (7) has an arch support (13) carrying the C-arm (8) and a base body (14) carrying the arch support (13), - that the base body (14) is attached to the Holding structure (6) is attached, - that the arch support (13) is arranged on the base body (14) so as to be rotatable about an essentially horizontal axis of rotation (15) and - that the robot (17) is arranged on the arch support (13).

Imaging system according to Claim 4 Because I mean that a tool holder (22) is arranged on the base body (14) within an area that can be reached by means of the robot hand (18), which tool holder contains several tools (23) with which the robot hand (18) can be equipped.

Imaging system according to one of the Claims 1 to 4th Since I can denote that a tool holder (22) containing several tools (23) with which the robot hand (18) can be equipped is arranged on the support structure (7) within an area that can be reached by means of the robot hand (18).

Imaging system according to Claim 5 or 6th Because I mean that at least one of the tools (23) is designed as an ultrasonic head and / or at least one of the tools (23) is designed as a dispensing device for dispensing an ultrasonic gel.

Imaging system according to one of the above claims, characterized in that the imaging system has a control device (16) which controls the patient table (1), the imaging device (2) and the robot (17).

Imaging system according to Claim 8 As a result, I mean that the control device (16), at least when the robot (17) is in use, continuously monitors the robot (17) for the risk of a collision with the imaging device (2) and the patient system (1 ) and, if the danger of a collision is detected, a safety response is carried out.

Imaging system according to Claim 9 Because I mean, the control device (16) for monitoring the robot (17) at the risk of a collision with the imaging device (2) and the patient system (1) continuously virtual collision rooms (25) of the imaging device (2), the patient system (1) and the robot (10) according to the control of the imaging device (2), the patient system (1) and the robot (17) and the risk of a collision by penetration of a collision space (25) of the robot (17) in the Detects collision space (25) of the imaging device (2) or the patient system (1).

Imaging system according to Claim 8 , 9 or 10 Because I mean that the control device (16) is designed in such a way that it moves the robot hand (18) based on incremental movement commands (V) which are given to the control device (16) by an operator (24).

Imaging system according to one of the Claims 8 to 11 , because I mean that the imaging system has a sensor system (26) connected to the control device (16), by means of which the position of a patient (5) lying on the patient support (4) can be detected and that the control device (16) the detected position of the patient (5) when moving the robot hand (18) taken into account.

Imaging system according to Claim 12 , I mean that the sensor system (26) is arranged on the robot hand (18).

Imaging system according to Claim 12 or 13th Because I mean that the patient (5) can be detected in all three dimensions by means of the sensor system (26).

Imaging system according to one of the Claims 8 to 14th Because I mean that the control device (16) is designed in such a way that when the robot (17) changes from waiting mode to use mode, it first moves the C-arm (8) relative to the support structure (7) into a predefined position moves and continues to maintain the positioning of the patient support (4) relative to the C-arm (8) while the robot hand (18) is moving.