RU2209592C2

RU2209592C2 - X-ray apparatus

Info

Publication number: RU2209592C2
Application number: RU2001123214/14A
Authority: RU
Inventors: С.А. Жаринов; В.П. Назарук; А.С. Кондратьев
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2003-08-10

Abstract

FIELD: medical equipment, in particular, devices for conducting of roentgenotherapy and radiodiagnosis. SUBSTANCE: the X-ray apparatus has a bearing body with a base, C-shaped stand for movement along the guides, movable table for the patient, X-ray radiator, receiver-amplifier of X- ray display. The body is provided with a turn drive installed on the base, the guides are made in the form of cantilevers and attached perpendicularly to the body plane. The radiator and the receiver are installed on the stand by means of synchronized mechanisms, each of them may be made in the form of a synchronized drive and a lever. EFFECT: complex execution of actions over the patient and enhanced convenience of work with trim due to the improved condition of access of the doctor to the patient. 6 dwg

Description

Рентгеновский аппарат относится к медицинскому приборостроению и имеет преимущественно медицинское применение. X-ray apparatus refers to medical instrumentation and has primarily medical applications.

Известны многочисленные аналоги, выпускаемые различными зарубежными фирмами Siemens (наибольшее количество моделей), Toshiba, Shimadzu, Villa Sistemi Medicale, Karl Storz (Storz Medical), отечественной фирмой "Электрон". Все современные рентгеновские аппараты имеют в своем составе цифровую систему управления и регистрации рентгеновского изображения (Обзорные проспекты указанных фирм). Numerous analogs are known produced by various foreign firms Siemens (the largest number of models), Toshiba, Shimadzu, Villa Sistemi Medicale, Karl Storz (Storz Medical), and the domestic company Electron. All modern X-ray machines incorporate a digital control and registration system for X-ray images (Overview prospectuses of these companies).

Модели этих фирм схожи между собой по компоновочным конструктивным решениям, основная общая особенность которых заключается в том, что они специализированы для определенных медицинских действий диагностических или хирургических. При более общем подходе все имеющиеся типы рентгеновских аппаратов можно характеризовать так, что диагностические аппараты позволяют ориентировать пациента в широком диапазоне углов, но не обеспечивают всестороннего близкого доступа врача к пациенту при выполнении исследований и, следовательно, не пригодны для хирургических вмешательств. Наоборот, хирургические аппараты не могут выполнять ориентацию пациента в широком диапазоне углов, что требуется при диагностических действиях. При более подробном подходе анализ различных характерных типов рентгеновских аппаратов представлен в прилагаемой таблице. The models of these firms are similar in terms of layout design solutions, the main general feature of which is that they are specialized for certain medical diagnostic or surgical actions. With a more general approach, all available types of x-ray machines can be characterized in such a way that diagnostic devices allow the patient to be oriented in a wide range of angles, but do not provide comprehensive close access for the doctor to the patient when performing studies and, therefore, are not suitable for surgical interventions. On the contrary, surgical devices cannot perform patient orientation in a wide range of angles, which is required during diagnostic operations. With a more detailed approach, the analysis of various characteristic types of x-ray machines is presented in the attached table.

Известен (Обзорный проспект фирмы Siemens) рентгеновский аппарат Ангиоскоп Д 40 (ANGIOSCOP D40) фирмы Siemens, выбранный в качестве прототипа. Он состоит из несущего корпуса, C-образного штатива с несколькими степенями свободы, на который установлена рентгеновская аппаратура, стола для пациента с несколькими степенями свободы, системы управления и регистрации рентгеновского изображения. Несущий корпус выполнен как два несущих элемента отдельно для C-образного штатива с рентгеновской аппаратурой и для стола пациента и замыкающего звена, в качестве которого использовано помещение для установки аппарата. Несущий элемент C-образного штатива установлен на пол помещения, а несущий элемент стола для пациента установлен на потолок помещения. Одна из степеней свободы С-образного штатива выполнена в виде двух C-образных направляющих, а другая - в виде двух С-образных секторов, вложенных один в другой и один из которых может вращаться в другом. Рентгеновский излучатель и приемник-усилитель рентгеновского изображения установлены на противоположных концах подвижного сектора C-образного штатива посредством кронштейнов. Known (Overview prospectus of the company Siemens) X-ray machine Angioscope D 40 (ANGIOSCOP D40) company Siemens, selected as a prototype. It consists of a supporting body, a C-shaped tripod with several degrees of freedom, on which X-ray equipment is installed, a table for a patient with several degrees of freedom, a control and recording system for the X-ray image. The bearing case is made as two bearing elements separately for a C-shaped tripod with x-ray equipment and for the patient table and the closing link, which is used as a room for installing the device. The supporting element of the C-shaped tripod is mounted on the floor of the room, and the supporting element of the patient table is mounted on the ceiling of the room. One of the degrees of freedom of the C-shaped tripod is made in the form of two C-shaped guides, and the other in the form of two C-shaped sectors, nested one in the other and one of which can rotate in the other. The x-ray emitter and the receiver-amplifier of the x-ray image are mounted on opposite ends of the movable sector of the C-shaped tripod by means of brackets.

Недостатком известной конструкции является то, что она предъявляет к помещениям для установки аппарата повышенные требования, так как несущий корпус выполнен как набор несущих элементов с замыкающим звеном в виде самого помещения, причем несущий элемент C-образного штатива крепится к полу помещения, несущий элемент стола крепится к потолку помещения, в котором установлен аппарат. Фактически помещение должно быть оборудовано как часть конструкции аппарата, так направляющие несущего элемента C-образного штатива должны быть уложены прямо в полу помещения. Такой аппарат невозможно выполнить в мобильном варианте. При всем этом доступ врача к пациенту все равно оказывается закрытым на значительном протяжении с одной стороны из-за большого по размерам несущего элемента C-образного штатива. Кроме того, описываемый аппарат является специализированным, в силу своих компоновочных конструктивных особенностей не обеспечивает вращение стола на большие углы (до 90^o), как это требуется при диагностике многих заболеваний, и не является, таким образом, универсальным.A disadvantage of the known design is that it imposes increased requirements on the premises for installing the apparatus, since the bearing case is made as a set of load-bearing elements with a closing link in the form of the room itself, and the load-bearing element of the C-shaped tripod is attached to the floor of the room, the load-bearing element of the table is attached to the ceiling of the room in which the apparatus is installed. In fact, the room should be equipped as part of the design of the apparatus, so the guides of the supporting element of the C-shaped tripod should be laid directly in the floor of the room. Such an apparatus cannot be performed in a mobile version. With all this, the doctor’s access to the patient is still closed for a considerable length on the one hand due to the large-sized supporting element of the C-shaped tripod. In addition, the described apparatus is specialized, due to its layout design features it does not provide rotation of the table at large angles (up to 90 ^o ), as is required for the diagnosis of many diseases, and is thus not universal.

Задачей изобретения является придание аппарату свойства универсальности (то есть пригодности как для хирургических так и для диагностических действий) и улучшение условий доступа врача к пациенту при производимых медицинских действиях (хирургических и диагностических). The objective of the invention is to give the apparatus universal properties (that is, suitability for both surgical and diagnostic actions) and to improve the conditions for a doctor to access a patient during medical operations (surgical and diagnostic).

Указанная задача решается тем, что в известной конструкции несущий корпус выполнен плоским в виде плиты, дополнительно снабжен приводом поворота, установленным на основании, поворачивающим его в вертикальной плоскости относительно короткой стороны стола, направляющие для C-образного штатива выполнены в виде консолей, прикрепленных перпендикулярно к большей плоскости указанного корпуса с возможностью движения C-образного штатива по указанным направляющим, рентгеновский излучатель и приемник-усилитель рентгеновского изображения установлены на противоположных концах подвижного сектора C-образного штатива посредством синхронизированных механизмов, обеспечивающих поворот оптической оси рентгеновского излучателя и приемника-усилителя рентгеновского изображения на определенный угол из плоскости секторов с-образного штатива. Каждый из синхронизированных механизмов выполнен в виде синхронизированного привода (например, электромеханического), установленного на одном из концов подвижного сектора C-образного штатива, рычага, установленного одним концом на выходном валу указанного привода, а рентгеновский излучатель или приемник-усилитель рентгеновского изображения установлен на противоположном конце рычага. В плите несущего корпуса выполнено отверстие для прохода стола, что позволяет сократить длины направляющих. Каждый синхронизированный механизм может быть выполнен различными способами, например, аналогично C-образному штативу, то есть в виде двух секторов, вложенных один в другой, один из которых может вращаться в другом. Выше описан наиболее простой вид этого механизма. Минимальное количество направляющих для практически значимого случая равно двум, одна вверху и одна внизу несущего корпуса. This problem is solved by the fact that in the known design, the supporting body is made flat in the form of a plate, is additionally equipped with a rotation drive mounted on the base, turning it in a vertical plane relative to the short side of the table, the guides for the C-shaped tripod are made in the form of consoles attached perpendicular to a larger plane of the specified housing with the possibility of movement of the C-shaped tripod along the specified guides, the x-ray emitter and the receiver-amplifier of the x-ray image of the mouth updated at opposite ends of the movable sector of the C-shaped tripod by means of synchronized mechanisms that rotate the optical axis of the x-ray emitter and the receiver-amplifier of the x-ray image by a certain angle from the plane of the sectors of the c-shaped tripod. Each of the synchronized mechanisms is made in the form of a synchronized drive (for example, an electromechanical) mounted on one end of the movable sector of a C-shaped tripod, a lever mounted at one end on the output shaft of the specified drive, and the x-ray emitter or receiver-amplifier of the x-ray image is mounted on the opposite the end of the lever. A hole for the passage of the table is made in the plate of the bearing housing, which reduces the length of the guides. Each synchronized mechanism can be performed in various ways, for example, similarly to a C-shaped tripod, that is, in the form of two sectors, nested in one another, one of which can rotate in the other. The simplest form of this mechanism is described above. The minimum number of rails for a practically significant case is two, one at the top and one at the bottom of the bearing housing.

Изобретение поясняется чертежами фиг.1 и фиг.2, на которых представлен общий вид рентгеновского аппарата. The invention is illustrated by drawings of figure 1 and figure 2, which shows a General view of the x-ray apparatus.

Рентгеновский аппарат содержит несущий корпус 1, выполненный в виде плиты, стол для пациента 2, закрепленный на несущем корпусе 1 с возможностью линейных перемещений в трех взаимно перпендикулярных направлениях, четыре направляющие 3, закрепленные на несущем корпусе 1, С-образного штатива, состоящего из внешнего корпуса-сектора 4, установленного на направляющих 3 с возможностью перемещения вдоль них, и внутреннего корпуса-сектора 5, вложенного во внешний корпус-сектор 4 с возможностью вращения относительно оси секторов, два синхронизированных привода 6 и 7, установленные на противоположных концах внутреннего подвижного корпуса-сектора 5, два рычага 8 и 9, каждый из которых одним концом установлен на выходном валу синхронизированного привода 6 или 7 соответственно, рентгеновского излучателя 10 и приемника-усилителя рентгеновского изображения 11, установленных на концах рычагов 8 и 9 соответственно, основание 12 с приводом поворота 13, на котором на шарнирах установлен несущий корпус 1. Несущий корпус 1 снабжен отверстием А для прохода стола 2. Направления возможных перемещений компонентов рентгеновского аппарата указаны стрелками. The X-ray apparatus contains a supporting body 1, made in the form of a plate, a table for a patient 2, mounted on a supporting body 1 with the possibility of linear movements in three mutually perpendicular directions, four guides 3, mounted on a supporting body 1, a C-shaped tripod, consisting of an external the housing sector 4 mounted on the rails 3 with the possibility of movement along them, and the inner housing sector 5 embedded in the external housing sector 4 with the possibility of rotation about the axis of the sectors, two synchronized drive 6 and 7, mounted on opposite ends of the inner movable housing sector 5, two levers 8 and 9, each of which is installed at one end on the output shaft of the synchronized drive 6 or 7, respectively, of the x-ray emitter 10 and the receiver-amplifier of the x-ray image 11, mounted on the ends of the levers 8 and 9, respectively, the base 12 with the rotation drive 13, on which the bearing housing 1 is mounted on the hinges. The bearing housing 1 is provided with an opening A for the passage of the table 2. Directions of possible movements of the components ntov X-ray machine are indicated by arrows.

При выполнении хирургических и части диагностических действий врач, перемещая вручную стол 2 с пациентом по трем взаимно перпендикулярным направлениям и с помощью встроенных приводов корпус-сектор 4 вдоль направляющих 3, поворачивая корпус-сектор 5 относительно корпуса-сектора 4 и поворачивая рычаги 8 и 9 относительно осей синхронизированных приводов 6 и 7 соответственно, может обеспечить нахождение оптической оси рентгеновского излучения в любом месте по длине и ширине тела пациента и ее поворот в любом направлении внутри кругового слоя с диаметром, определяемым диаметром С-образного штатива, и толщиной, определяемой длинами рычагов 8 и 9. Для всех практических целей достаточно выбрать длины рычагов 8 и 9 такими, чтобы они обеспечили угол отклонения оптической оси рентгеновского излучения из плоскости С-образного штатива на 30^o. Таким образом, внутренний радиус C-образного штатива и длина рычага 8 или 9 находятся с одной стороны из соотношения 1=αR, где R - внутренний радиус с-образного штатива, α - указанный угол, α = π/6, (т.е. α=30^o), 1 - длина рычага 8 или 9 по дуге, с другой стороны внутренний радиус C-образного штатива должен обеспечивать размещение стола с пациентом, фокусировку изображения и вертикальное перемещение стола с пациентом в практическом диапазоне до 400 миллиметров. Одновременно, поворачивая несущий корпус 1 относительно шарниров основания 12 с помощью привода поворота 13, врач при выполнении других диагностических действий может придать пациенту угол наклона в вертикальной плоскости до 90^o, что требуется для эффективного перемещения контрастных растворов во внутренних полостях пациента при этих диагностических действиях.When performing surgical and part of the diagnostic actions, the doctor, manually moving the table 2 with the patient in three mutually perpendicular directions and using the built-in drives case-sector 4 along the guides 3, turning the case-sector 5 relative to the case-sector 4 and turning the levers 8 and 9 relative axes of synchronized drives 6 and 7, respectively, can ensure that the optical axis of the x-ray radiation is located anywhere along the length and width of the patient’s body and can be rotated in any direction inside the circular layer diameter determined by diameter of the C-shaped tripod and thickness determines the length of the levers 8 and 9. For all practical purposes it is sufficient to choose the length of the levers 8 and 9 such that they provided a deflection angle of the optical axis of X-rays from the plane of the C-shaped tripod 30 ^o . Thus, the inner radius of the C-shaped tripod and the length of the lever 8 or 9 are on the one hand from the relation 1 = αR, where R is the inner radius of the c-shaped tripod, α is the specified angle, α = π / 6, (i.e. α = 30 ^o ), 1 - the length of the lever 8 or 9 along the arc, on the other hand, the inner radius of the C-shaped tripod should ensure the placement of the table with the patient, image focusing and vertical movement of the table with the patient in a practical range of up to 400 millimeters. At the same time, turning the bearing housing 1 relative to the hinges of the base 12 using the rotation drive 13, the doctor, when performing other diagnostic actions, can give the patient an angle of inclination in the vertical plane of up to 90 ^o , which is required for the effective movement of contrast solutions in the patient's internal cavities during these diagnostic actions.

Характерные положения элементов рентгеновского аппарата при характерных действиях врача поясняются фиг.3, 4, 5, 6. При лечении/диагностике травм нижних конечностей пациента они должны находиться вне стола на специальных накладных кронштейнах. В этом случае пациента кладут, как показано на фиг.5, а стол 2 наполовину вдвигают в отверстие А несущего корпуса 1. Наличие отверстия А, таким образом, позволяет сократить длины направляющих 3 и, следовательно, сделать конструкцию аппарата более компактной в целом. При всех положениях элементов рентгеновского аппарата и, следовательно, при всех врачебных действиях обеспечивается доступ врача к пациенту со всех сторон, узкий C-образный штатив не представляет для этого большого препятствия. Фактически у стола может одновременно разместиться до 4-х человек медицинского персонала и каждый при этом будет иметь доступ к пациенту, что очень важно при хирургических действиях. Это обстоятельство позволяет врачу с удобством для себя производить хирургические вмешательства. The characteristic positions of the elements of the x-ray apparatus during the characteristic actions of the doctor are explained in Figs. 3, 4, 5, 6. When treating / diagnosing injuries to the lower limbs of the patient, they must be outside the table on special overhead brackets. In this case, the patient is laid, as shown in Fig. 5, and the table 2 is half-inserted into the hole A of the bearing body 1. The presence of the hole A, thus, allows to reduce the length of the guides 3 and, therefore, to make the design of the apparatus more compact as a whole. With all the positions of the elements of the X-ray apparatus and, therefore, with all medical actions, the doctor has access to the patient from all sides, the narrow C-shaped tripod does not present a big obstacle. In fact, the table can simultaneously accommodate up to 4 people of medical personnel and each will have access to the patient, which is very important during surgical operations. This circumstance allows the doctor to perform surgical procedures with convenience for himself.

Свойство универсальности достигается тем, что весь аппарат, включая С-образный штатив рентгеновской аппаратуры и стол пациента, смонтирован на едином несущем корпусе, который снабжен приводом поворота относительно короткой стороны стола. Таким образом, при сохранении всех традиционных степеней свободы С-образного штатива рентгеновской аппаратуры и стола пациента, требуемых для хирургических действий, также обеспечивается вертикальная ориентация пациента в большом диапазоне углов, требуемая для диагностических действий. При этом несущий корпус выполнен плоским, а направляющие С-образного штатива рентгеновской аппаратуры расположены перпендикулярно плоскости несущего корпуса и разнесены вверх и вниз. Привода С-образного штатива расположены в районе направляющих вверху и внизу. Замыкающим элементом является узкая балка внешнего сектора С-образного штатива. Все вместе не мешает доступу врача к пациенту при любых углах наклона несущего корпуса (и, следовательно, пациента). То есть аппарат может быть использован как хирургический с лучшим, чем у прототипа доступом врача к пациенту. При любых углах наклона несущего корпуса в силу кинематической замкнутости конструкции также сохраняется ориентация оптической оси рентгеновской аппаратуры относительно пациента, заданная врачом с пульта дистанционного управления, при этом врач имеет возможность управляемо изменять указанную ориентацию в процессе наклона пациента. То есть аппарат полностью сохраняет качества специализированных диагностических аналогов. The universality property is achieved by the fact that the entire apparatus, including the C-shaped tripod of X-ray equipment and the patient’s table, is mounted on a single load-bearing housing, which is equipped with a rotation drive on the relatively short side of the table. Thus, while maintaining all the traditional degrees of freedom of the C-shaped tripod of the X-ray equipment and the patient table required for surgical operations, the vertical orientation of the patient is also provided in a wide range of angles required for diagnostic actions. In this case, the bearing housing is made flat, and the guides of the C-shaped tripod of the X-ray equipment are located perpendicular to the plane of the bearing housing and are spaced up and down. The drives of the C-shaped tripod are located in the area of the guides at the top and bottom. The closing element is a narrow beam of the external sector of the C-shaped tripod. All together does not interfere with the doctor’s access to the patient at any angle of inclination of the bearing body (and, therefore, the patient). That is, the device can be used as a surgical one with a doctor’s access to the patient better than that of the prototype. Due to the kinematic closure of the structure, the orientation of the optical axis of the X-ray equipment relative to the patient, as set by the doctor from the remote control, is also maintained at any angle of inclination of the bearing body, while the doctor has the ability to controllably change this orientation during the patient's tilt. That is, the device fully retains the quality of specialized diagnostic analogues.

Свойство универсальности в данном случае аналогично свойству расширения функциональных возможностей рентгеновского аппарата, выражающихся в расширении перечня производимых над пациентом действий с использованием только одного аппарата. Обеспечение всестороннего доступа врача к пациенту при выполнении диагностических и оперативных действий (то есть удобство в работе) также можно отнести к расширению функциональных возможностей, так как это свойство является одним из важнейших эксплуатационных свойств рассматриваемых аппаратов. Как следствие из свойства универсальности следует свойство снижения стоимости медицинских услуг, так как предлагаемый аппарат один обеспечивает выполнение медицинских действий из известного перечня и тем самым заменяет 2. ..3 специализированных, то есть не универсальных аналога, имеющих разные функциональные возможности, но будучи взятые вместе имеющих такие же возможности. Перечень официальных названий медицинских действий, выполняемых предлагаемым рентгеновским аппаратом, прилагается. The universality property in this case is similar to the property of expanding the functionality of the X-ray apparatus, expressed in expanding the list of actions performed on the patient using only one apparatus. Ensuring comprehensive access of the doctor to the patient when performing diagnostic and surgical operations (that is, convenience in work) can also be attributed to the expansion of functionality, since this property is one of the most important operational properties of the devices under consideration. As a consequence, the universality property implies the property of reducing the cost of medical services, since the proposed device alone provides medical actions from a well-known list and thereby replaces 2. ..3 specialized, that is, not universal analogs with different functionalities, but taken together having the same capabilities. A list of official names of medical actions performed by the proposed x-ray apparatus is attached.

Claims

An X-ray apparatus comprising a supporting body, a C-shaped tripod made to move along the rails and rotate by means of two sectors nested one with the other, with the possibility of rotation of the internal movable sector relative to the axis of the sectors, a table for the patient, a system for controlling and recording an X-ray image, wherein the x-ray emitter and the receiver-amplifier of the x-ray image are mounted on opposite ends of the movable sector of the C-shaped tripod, characterized in that the main body is made flat in the form of a plate, equipped with a rotation drive mounted on the base, and the tripod guides are made in the form of consoles attached perpendicular to the plane of the body, the x-ray emitter and the receiver-amplifier of the x-ray image are equipped with synchronized drives, each of which is placed on at one end of the internal movable sector, on the output shaft of each drive, a lever is installed at one end, an x-ray emitter is mounted at the other end, or X-ray image intensifier.