FI103761B - Lääketieteellinen kuvantamislaite - Google Patents

Description

103761 5 Lääketieteellinen kuvantamislaite Medicinsk avbildningsanordning » r

Keksinnön kohteena on lääketieteellinen kuvantamislaite, joka käsittää liikuttelumekanismin, jossa on ensimmäinen kiinnitysosa ja toinen kiin-nitysosa ja vähintään kolme varsiosaa, jotka käsittävät toimilaitteet 10 ja tukivarren tai tukivarsiston, jolla liikuttelumekanismilla liikutetaan lääketieteellistä kuvantamislaitetta tai sen osaa.

Monet lääketieteellisistä kuvantamismenetelmistä edellyttävät kuvanta-mislaitteen tai sen osien liikuttamista. Liike voi olla pyöritys-, 15 kierto- tai lineaariliikettä. Tunnetuissa ratkaisuissa liike saadaan aikaiseksi hyvinkin monimutkaisilla järjestelyillä.

Robotiikkajärjestelmistä on tunnettua rinnakkaisvarsimekanismien käyttö 3D-liikkeen synnyttämisessä. Tällaisessa järjestelyssä kaksi levyä on 20 kiinnitetty toisiinsa varsilla tai varsipareilla, joiden pituutta voidaan säätää. Jatkossa kyseisestä järjestelystä käytetään nimitystä rinnakkaisvarsimekanismi. Toinen levyistä kiinnitetään tukirakenteeseen ja toinen osaan, jota halutaan liikuttaa. Säätämällä varsien pituutta aktiivisilla toimilaitteilla saavutetaan täydellinen 3D-liikuttelu-25 vapausaste kulloinkin tarvittavalla alueella. Tällaista mekanismia käytetään mm. työstökoneissa, lentokonesimulaattoreissa sekä elektroniikkakomponenttien ladonnassa.

Keksinnön tavoitteena on kehittää parempi lääketieteellinen kuvantamis-30 laite ja etenkin parempi liikuttelumekanismi sille.

Keksinnön erityistavoitteena on kehittää parempi liikuttelumekanismi käytettäväksi panoraamaröntgenlaitteen yhteydessä.

35 Keksinnön erityistavoitteena on kehittää parempi liikuttelumekanismi käytettäväksi mammografiakuvauslaitteessa.

2 103761

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että ensimmäinen kiinnitysosa on sovitettu kiinnitettäväksi 5 tukirakenteeseen esim. seinään, kattoon tai tukivarteen, että toinen kiinnitysosa on sovitettu kiinnitettäväksi lääketieteelliseen kuvantamislaitteeseen tai sen osaan, että varsiosat on niveltyvästi kiinnitetty ensimmäiseen kiinni-tysosaan ja toiseen kiinnitysosaan, 10 - että varsiosien pituus tai asema on järjestetty säädettäväksi toimilaitteella ja että toisen kiinnitysosan asemaa, kallistusta ja/tai kiertoa ohjataan säätämällä varsiosien pituutta ja/tai nivelpisteen korkeutta.

15

Edellä mainittua rinnakkaisvarsiin perustuvaa mekanismia on keksinnössä sovellettu uuteen kohteeseen eli lääketieteellisten kuvantamislaittei-den liikkuvien osien liikkeen synnyttämiseen. Mitään tunnettua lääketieteellisen kuvantamislaitteen liikuttelumekanismia ei ole tähän men-20 nessä toteutettu rinnakkaisvarsimekanismilla.

Lääketieteellisissä kuvantamislaitteissa on erittäin tiukat vaatimukset liikeradan täsmälliseksi synnyttämiseksi. Rinnakkaisvarsimekanismin käyttö erittäin vaativissa kohteissa kuten työstökonesovellutuksissa 25 osoittaa sen täyttävän tarkan ja tasaisen liikeradan synnyttämisen edellytykset.

Rinnakkaisvarsimekanismilla aikaansaatava täydellinen 3D-liikuttelu-vapaus halutulla alueella mahdollistaa kaikkien tunnettujen kuvausmuo-30 tojen, kuten esimerkiksi läpivalaisukuvauksen, 3D-tomografiakuvauksen, * tomosynteesikuvauksen ja rakokuvauksen, toteuttamisen.

Lääketieteellisessä kuvantamislaitteessa tarvittavien liikeratojen synnyttämisessä rinnakkaisvarsimekanismin käyttäminen on erityisen 35 edullista, koska liikuttelumekanismin rakenne on yksinkertainen. Tällöin mekanismirakenne on edullisempi valmistaa kuin perinteiset ratkai- 3 103761 sut ja se on helposti liitettävissä muihin kuvantamislaitteen osiin. Aikaansaadun liikeradan tarkkuus on erinomainen, mikä on oleellista lääketieteellisessä kuvantamisessa.

5 Keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisien piirustuksien kuvioissa esitettyyn keksinnön erääseen edulliseen suoritusmuotoon, johon keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitettu yksinomaan rajoittaa.

10 Kuvio 1 esittää yleiskuvaa rinnakkaisvarsimekanismista.

Kuvio 2 esittää rinnakkaisvarsimekanismia kiinnitettynä panoraamarönt-genlaitteessa käytettävään C-kaariosaan.

15 Kuvio 3A esittää rinnakkaisvarsimekanismia alhaaltapäin katsottuna perusasennossa.

Kuvio 3B esittää rinnakkaisvarsimekanismia alhaaltapäin katsottuna, kun toinen kiinnitysosa on kierrettynä.

20

Kuvio 3C esittää rinnakkaisvarsimekanismia alhaaltapäin katsottuna, kun toinen kiinnitysosa on kierrettynä ja siirrettynä.

25 Kuvio 3D esittää rinnakkaisvarsimekanismia alhaaltapäin katsottuna, kun toinen kiinnitysosa on siirrettynä yhteen ääriasentoon.

Kuvio 3E esittää rinnakkaisvarsimekanismia alhaaltapäin katsottuna, kun toinen kiinnitysosa on siirrettynä toiseen ääriasentoon.

30 i Kuvio 4A esittää rinnakkaisvarsimekanismia kuvion 3C tilanteessa sivul tapäin katsottuna.

Kuvio 4B esittää rinnakkaisvarsimekanismia kuvion 3E tilanteessa sivul-35 tapäin katsottuna.

4 103761

Kuvio 5 esittää rinnakkaisvarsimekanismia tilanteessa, jossa toinen kiinnitysosa on kallistettuna.

Kuvio 6 esittää rinnakkaisvarsimekanismin sivuttaisasennuksena.

5

Kuvio 7 esittää rinnakkaisvarsimekanismin sivuttaisasennuksena kiinnitettynä C-kaareen, jota voidaan käyttää mammografiasovellutuksessa.

Kuvio 8 esittää vaihtoehtoista rakennetta rinnakkaisvarsimekanismin 10 toteuttamiseksi.

Kuviossa 1 on esitetty rinnakkaisvarsimekanismi 10 pystyasennossa. Ensimmäisen kiinnitysosan 21 ja toisen kiinnitysosan 22 välissä on kuusi vartta. Ensimmäinen kiinnitysosa 21 ja toinen kiinnitysosa 22 15 ovat tässä esimerkissä kolmionmuotoisia, levymäisiä osia, mutta myös minkä tahansa muun muotoisia kiinnitysosia on mahdollista käyttää.

Tässä esimerkissä kummankin kolmionmuotoisen kiinnitysosan 21,22 kussakin kärjessä on kaksi kiinnityspistettä varsille. Ensimmäisen kiinni-20 tysosan 21 kustakin kolmionkärjestä lähtee kaksi vartta, jotka kiinnittyvät toisen kiinnitysosan 22 kahteen eri pisteeseen. Varsien 11,12,13,14,15,16 kummassakin päässä on pallonivel N, joka kiinnittyy kiinnitysosiin 21,22. Kuhunkin varteen 11,12,13,14,15,16 on liitetty toimilaite M, joilla säädellään kunkin varren pituutta. Säätämällä var-25 sien pituuksia saadaan aikaiseksi toisessa kiinnitysosassa 22 lineaari-liike, kiertoliike, kallistusliike tai näiden yhdistelmä. Varsien pituuksia säädetään ennalta määrätyn ohjelman mukaisesti.

Kuviossa 2 on esitetty rinnakkaisvarsimekanismi 10, jonka toiseen kiin-30 nitysosaan on kiinnitetty C-kaaren muotoinen runko-osa 41. Tässä suoritusmuodossa C-kaarta 41 käytetään panoraamaröntgentutkimuksessa leukaluun ja hampaiden kuvaukseen. Rinnakkaisvarsimekanismilla säädetään tässä tapauksessa C-kaaren 41 korkeutta sekä sijaintia horisontaali-tasossa. Varsinainen panoraamakuvauksessa tarvittava pyöritysliike 35 saadaan aikaiseksi aktiivisella toimilaitteella 18. Rinnakkaisvarsimekanismin 10 varsiin liitettyjä toimilaitteita M sekä aktiivista toimi- 5 103761 laitetta 18 ohjataan prosessoripohjaisesti tai muuten ennalta määrätyn ohjelman mukaisesti.

Kuviossa 3A nähdään rinnakkaisvarsimekanismi alhaaltapäin katsottuna 5 perusasemassa. Tässä asemassa kaikki varret on säädetty yhtä pitkiksi. Ensimmäinen kiinnitysosa 21 ja toinen kiinnitysosa 22 ovat samansuuntaisia ja niiden keskipisteet ovat samalla akselilla.

Kuviossa 3B nähdään rinnakkalsvarsimekanismi alhaaltapäin katsottuna, 10 kun toista kiinnitysosaa 22 on perusasemaan nähden (kuvio 3A) kierretty. Kiertoliike on saatu aikaiseksi säätämällä varsien pituuksia.

Kuviossa 3C nähdään rinnakkaisvarsimekanismi alhaaltapäin katsottuna, kun toinen kiinnitysosa 22 on kierrettynä ja siirrettynä pois ensim-15 mäisen kiinnitysosan 21 keskiakselilta.

Kuviossa 3D nähdään rinnakkaisvarsimekanismi alhaaltapäin katsottuna, kun toinen kiinnitysosa 22 on siirrettynä yhteen ääriasentoon. Varret 13 ja 16 on säädetty pisimpään asentoon. Tästä asennosta toisen kiinni-20 tysosan 22 keskipistettä ei voi siirtää kauemmaksi ensimmäisen kiinnitysosan 21 keskipisteestä, mutta toista kiinnitysosaa 22 voidaan tästä edelleen kiertää tai kallistaa varsien pituuksia säätämällä.

Kuviossa 3E nähdään rinnakkaisvarsimekanismi alhaaltapäin katsottuna, 25 kun toinen kiinnitysosa 22 on siirrettynä toiseen ääriasentoon. Nyt varret 11 ja 16 on säädetty pisimpään asentoon.

Kuviossa 4A on esitetty kuvion 3C tilanne sivultapäin katsottuna. Tässä tilanteessa ensimmäinen kiinnitysosa 21 ja toinen kiinnitysosa 22 ovat 30 samansuuntaisia.

Kuviossa 4B on esitetty kuvion 3E tilanne sivultapäin katsottuna.

Kuviossa 5 rinnakkaisvarsimekanismi 10 on esitetty sellaisessa asennos-35 sa, jossa toinen kiinnitysosa 22 on kallistettu.

6 103761

Kuviossa 6 rinnakkaisvarsmekanismi 10 on esitetty sivuttaisasennuksena. Ensimmäinen kiinnitysosa 21 on nyt pystyssä ja se voidaan kiinnittää esim. seinään, tukivarteen tai lääketieteellisen kuvantamislaitteen osaan. Toiseen kiinnitysosaan 22 kiinnitetään kuvauslaitteen liikutet-5 tava osa.

Kuviossa 7 sivuttaisasennuksena kiinnitettyyn rinnakkaisvarsmekanismiin on liitetty C-kaariosa 42, joka tässä suoritusmuodossa on tarkoitettu mammografiakäyttöön. Tällaisella keksinnön mukaisella liikuttelu-10 mekanismilla saavutetaan useampia vapausasteita kuin tunnetuissa mammo-grafialaiteratkaisuissa. Mammografialaitteen C-kaarirunko-osaan 42 on liitetty aktiivinen toimilaite 19 pyöritysliikkeen aikaansaamiseksi. Rinnakkaisvarsmekanismin 10 varsiin liitettyjä toimilaitteita M sekä aktiivista toimilaitetta 19 ohjataan prosessoripohjaisesti tai muuten 15 ennalta määrätyn ohjelman mukaisesti.

Kuviossa 8 on esitetty vaihtoehtoinen suoritusmuoto rinnakkaisvarsmekanismin toteuttamiseksi. Ensimmäinen kiinnitysosa käsittää tässä tapauksessa ylemmän levyn 51, siihen kiinnitetyt moottorit M, tukirenkaan 20 52 sekä tukirenkaan 52 ja ylemmän levyn 51 väliin kiinnitetyt ruuvivar- ret S. Tukivarsissa S kulkevat mutterit N. Muttereiden N ja toisen kiinnitysosan 22 väliin on sijoitettu jäykät tukivarret 61, 62, 63, 64, 65, 66, joiden toinen pää on kiinnitetty nivelöidysti tukivarressa S kulkevaan mutteriin N ja toinen pää on kiinnitetty nivelöidysti toiseen 25 kiinnitysosaan 22. Kukin moottori M pyörittää siihen kiinnitettyä tukivartta S, joka on varustettu ruuvikierteellä. Tukivarren S kiertyessä siihen kiinnitetyn mutterin N sijainti muuttuu ja liike välittyy tukivarteen 61, 62, 63, 64, 65 tai 66. Tukivarsien kiinnityspisteitä ensimmäisessä kiinnitysosassa muuttamalla säädellään toisen kiinnitysosan 22 30 asemaa, kiertoa ja kallistusta. Toimilaitteita M ohjataan prosessori-.· pohjaisesti tai muuten ennalta määrätyn ohjelman mukaisesti.

Kuvioissa 1-8 on esitetty rinnakkaisvarsimekanismin rakenneosien asemat erilaisissa paikallaan olevissa asennoissa. Tyypillisesti rinnakkais-35 varsimekanismia käytetään jatkuvan liikkeen tuottamiseen ja esimerkeis- 7 103761 sä olevilla asemilla on havainnollistettu rinnakkaisvarsimekanismin hetkellisiä asemia liikkeen aikana.

Edellä selostettua liikuttelumekanismia voidaan käyttötarkoituksen 5 mukaan modifioida monella eri tavalla keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Ensimmäinen kiinnitysosa 21 ja toinen kiinnitysosa 22 voivat olla minkä tahansa toteutettavissa ja käytettävissä olevan rakenteen muotoisia. Rinnakkaisvarsimekanismin ensimmäinen kiinnitysosa 21 voi olla kiinnitettynä kuvaushuoneen kattoon tai erilliseen tukivarteen tai 10 kuvantamislaitteen muuhun osaan.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, jotka määrittelevät keksinnön suojapiirin.

15

Claims (10)

103761

1. Lääketieteellinen kuvantamislaite, joka käsittää liikuttelumekanis-min, jossa on ensimmäinen kiinnitysosa (21) ja toinen kiinnitysosa (22) 5 ja vähintään kolme varsiosaa (12, 14, 16), jotka käsittävät toimilaitteet (M) ja tukivarren tai tukivarsiston, jolla liikuttelumekanismilla liikutetaan lääketieteellistä kuvantamislaitetta tai sen osaa, tunnettu siitä, 10. että ensimmäinen kiinnitysosa (21) on sovitettu kiinnitettäväksi tukirakenteeseen esim. seinään, kattoon tai tukivarteen, että toinen kiinnitysosa (22) on sovitettu kiinnitettäväksi lääketieteelliseen kuvantamislaitteeseen tai sen osaan, että varsiosat on niveltyvästi kiinnitetty ensimmäiseen kiinni-15 tysosaan (21) ja toiseen kiinnitysosaan (22), että varsiosien pituus tai asema on järjestetty säädettäväksi toimilaitteella (M) ja että toisen kiinnitysosan (22) asemaa, kallistusta ja/tai kiertoa ohjataan säätämällä varsiosien pituutta ja/tai nivelpisteen 20 korkeutta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuvantamislaite, tunnettu siitä, että toisen kiinnitysosan (22) liikerataa ohjataan ohjausjärjestelmällä, joka perustuu mikroprosessoriin ja tietokoneohjelmaan. 25

3. Patenttivaatimusten 1-2 mukainen kuvantamislaite, tunnettu siitä, että toimilaitteena (M) on hydraulisylinteri.

4. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen kuvantamislaite, tunnettu 30 siitä, että toimilaitteena (M) on lineaarimoottori.

5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen kuvantamislaite, tunnettu siitä, että toiseen kiinnitysosaan (22) on sovitettu lääketieteellisen 35 kuvantamislaitteen kuvantamiseen tarvittavat välineet. 103761

6. Patenttivaatimusten 1-5 mukainen kuvantamislaite, tunnettu siitä, että toiseen kiinnitysosaan (22) on sovitettu aktiivinen toimilaite (18), joka pyörittää lääketieteellisen kuvantamislaitteen kuvan-tamiseen tarvittavia välineitä. 5

7. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen kuvantamislaite, tunnettu siitä, että toiseen kiinnitysosaan (22) on sovitettu panoraamalaitteen C-kaaren muotoinen runko-osa (41), jonka toisessa päässä on säteilylähde ja toisessa päässä on säteilynilmaisin. 10

8. Patenttivaatimusten 1-7 mukainen kuvantamislaite, tunnettu siitä, että toiseen kiinnitysosaan (22) on sovitettu aktiivinen toimilaite (18), joka pyörittää panoraamalaitteen C-kaaren muotoista runko-osaa (41) . 15

9. Patenttivaatimusten 1-8 mukainen kuvantamislaite, tunnettu siitä, että kiinnityslevyyn (22) on sovitettu mammografiakuvauslaitteen C-kaaren muotoinen runko-osa (42).

10. Patenttivaatimusten 1-9 mukainen kuvantamislaite, tunnettu siitä, että toiseen kiinnitysosaan (22) on sovitettu aktiivinen toimilaite (19), joka pyörittää mammografiakuvauslaitteen C-kaaren muotoista runko-osaa (42). 25 103761