SE447869B - Medicinsk apparat - Google Patents

Description

447 869 horisontella axeln, vilken medicinska apparat är kännetecknad därav att under- sökningsanordningen innefattar en enhet som är bildad av en strålningskälla och en strålningsdetektor monterade på en C-formad ram vilken senare är förskjut- bart uppburen av en hållare som är lagrad i nämnda bärlagring så att den är vridbar omkring den andra horisontella axeln, vilken hållare innefattar bär- organ anordnade att ingripa med den C-formade ramen så att denna är förskjutbar längs Omkretsen i förhållande till hållaren längs en cirkulär förskjutningsbana vars medianplan sträcker sig parallellt med båda nämnda horisontella axlar, varvid nämnda enhet är så anordnad att undersökningsanordningens mittstrålaxel ligger i ett plan som är åtskilt från ett imaginärt plan som definierar den C-formade ramens närliggande gräns och är parallellt med den cirkulära för- skjutningsbanans medianplan, varvid var och en av nämnda translatoriska för- skjutningar och vridförskjutningar är åstadkomna av en motsvarande individuell motordrivanordning med variabel hastighet.

Antalet och arten (translation eller rotation) av de rörelsefrihetsgrader, som finns i en medicinsk apparat enligt uppfinningen, kan göra det möjligt att varje punkt i kroppen av en patient undersökes från ett stort antal riktningar, om så önskas med en konstant förstoringsfaktor. Detta beror först och främst på det faktum att en patient kan placeras så i förhållande till den medicinska apparaten att kroppsaxeln sträcker sig parallellt både med de horisontella axlarna och medianplanet för den C-formade ramens förskjutningsbana, medan mittstrålaxeln ligger parallellt med och på ett visst avstånd från nämnda i medianplan. Detta kan illustreras med en undersökning av blodkärlen i benen av en patient, vilken kan utföras genom förskjutning av pelaren i kroppsaxelns riktning.

Antalet punkter i kroppen av en patient, som kan bestrålas eller under- sökas från ett antal riktningar (den s.k. isocentriska punkten), kommer vidare bara att begränsas i relativt liten grad genom konstruktionen av den medicinska apparaten enligt uppfinningen. Exempelvis blir det ej nödvändigt att begränsa undersökningen till punkter som ligger i den C-formade ramens plan eller ligger på den medicinska apparatens vridningsaxlar.

I en utföringsform av en medicinsk apparat enligt uppfinningen är den en- het, som är bildad av kombinationen av en C~formad ram, en strålningskälla och en strålningsdetektor, så utförd att den utövar ett minimalt moment omkring en axel genom centrumpunkten M för den cirkulära förskjutningsbanan som sträcker sig vinkelrätt mot den cirkulära förskjutningsbanans medianplan.

En fördel härmed är att den motordrivning som användes för att vrida den .mf 447 869 C-formade ramen i förhållande till hållaren kan vara av ett jämförelsevis lätt utförande. För att uppnå dett kännetecknas en sådan medicinsk apparat därav att den C-formade ramen har en vridningsaxel som rasserar genom centrat M för den C-formade ramens cirkulära förskjutningsbana är belägen på ett avstånd a från den andra horisontella axeln och på ett avstånd b från mittstrâlakeln som är parallell med en diameter till den cirkulära ïörskjutnignsbanan och som är skild från denna diameter genom avståndet b i riktninn mot den öppna sidan av den C-formade ramen, varvid a och b är så definierade att medeltyngdpunkten för den enhet som är bildad av den C-formade ramen, strålningskällan och strål- ningsdetektorn är belägen i huvudsak pâ en imaginär linje som sträcker sig genom den cirkulära förskjutningsbanans centrum N i en riktning vinkelrät mot den cirkulära förskjutningsbanans medianplan.

En annan utföringsform av en medicinsk apparat enligt uppfinningen erbju- der den fördelen att den kan ha jämförelsevis små huvuddimensioner; i synner~ het kan armens längd göras relativt kort emedan strålningskällans fokalpunkt är belägen på ett avstånd p + a längs mittstrålaxeln från ett plan vinkelrätt däremot som innehåller vridningsaxeln för den C~formade ramen som passerar genom den cirkulâra förskjutningsbanans centrum N, där a är avståndet mellan den C-formade ramens vridningsaxel och den andra horisontella axeln och p är lika med halva summan av de motsvarande avstånden meiian fokalpunkten och iso~ centrat under en exponering med den största fñrstoringsfaktorn respektive en exponering med den minsta förstoringsfakturn.

För praktiska applikationer är det fördelaktigt att också ha en manuell driftsfacilitet. För detta ändamål skall en kombination av komponenter som för« skjutes vara monterad på ett balanserat sätt. För angulärförflyttning bringas tyngdpunkten för kombinationen som bildas av den C-formade ramen, källan och bildförstärkaren därför att sammanfalla med vrídningscentrat för den C-formade ramen, t.ex. genom tillsättande av en extra vikt till den C-formade ramen. För vridning bringas tyngdpunkten för den kombination som bildas av den C-fonnade ramen, källan, bildförstärkaren och motvikten att sanmanfalla med vridnings~ centrum för denna kombination. För detta ändamål säkers;älles också att vrid- ningsaxeln sträcker sig genom dess vridningscentrum, V Emedan den C-formade ramen inte helt enkelt skall rotera omkring sitt vridningscentrum under en undersökning utan snarare omkring den isocentriska Ä; punkten för källan och bildförstärkarröraxeln anordnas en translatorisk nivå- förskjutningsstyrfacilitet för angulärförskjutning och en rotations-nivåför- skjutningsfacilitet för vridning. De aktuella styrdata härledes från läget och 447 869 hastigheten hos de aktuella komponenterna, vilka t.ex. kombineras i en dator eller mikroprocessor för att bilda en styrsignal för styrning av dessa kompo- nenters hastighet och läge. Det säkerställas således att vridningen alltid äger rum omkring den isocentriska punkten utan kollision mellan komponenter.

En utföringsfonn av uppfinningen kommer nu att beskrivas såsom exempel med hänvisning till bifogade ritningar, där fjg_l visar en schematisk perspektivvy av en utföringsform av en medicinsk apparat enligt uppfinningen, jjg_2 visar en sidovy av en medicinsk apparat enligt fig 1, fig_§ visar en förstorad frontvy av den medicinska apparaten enligt fig 2, jjg_4, 5, 6 och_Z visar den medi- - cinska apparaten enligt fig 1 för att illustrera möjliga undersökningslägen, varvid den C-formade ramen har samma orientering reltativt hållaren och jjšijåí §ë_¿Q_gch_ll visar den medicinska apparaten enligt fig 1 för att illustrera ytterligare möjliga undersökningslägen, varvid den C-formade ramen intar olika orienteringar relativt hållaren.

Den i fgi 1, 2 och 3 visade medicinska apparaten innefattar en vertikal pelare 1 som är horisontellt förskjutbar i ett vertikalt plan (ritningens plan i fig 2). Pelaren 1 är förskjutbar längs horisontella räta styrningar 3 i ett 'tak 5 (se fig 2 och 3) och horisontella linjära styrningar 7 i ett golv 9 medelst en motordrivning 11. På motordrivningens 11 drivaxel är fäst ett kugg- hjul 13 som är ingrepp med en relativt lång tandad stång 15 (ungefär 4 m lång) vilken är anordnad på golvet 9. Motordrivningen 11 är upptagen i en basdel 17 av den vertikala pelaren 1. Basdelen 17 innehåller också ett par framhjul och ett par bakhjul 21 som rullar på golvet 9. _ En bärare 23 är glidbar längs den vertikala pelaren 1 (d.v.s. upp och ned), medan en arm 25 som är vridbar omkring en första horisontell axel 27 är lagrad i nämnda bärare. Bäraren 23 är förskjutbar medelst en motordrivning 29.

Via en koppling 31 (se fig 3) kan motordrivningens drivaxel kopplas till en trumma 33 som är lagrad i pelaren 1 och omkring vilken en kabel 35 som är för- I bunden med bäraren 23 kan lindas på och lindas av. Armen 25 är driven medelst en motordrivning 39 som är fast anordnad i bäraren 23. En linskiva på motor- drivningens 39 drivaxel är kopplad till en linskiva 45 medelst ett drivband 43.

Linskivan 45 är fäst på en axel som också uppbär ett snäckhjul 47 som är i in- grepp med ett snäckhjul 49. Snäckhjulet 49 är monterat på armen 25 som är vrid- bart lagrad i bäraren 23, varvid snäckhjulets 49 centrum sammanfaller med den första horisontella axeln 27.

En hållare 51 är lagrad i armen 25. Hållaren 51 är vridbar omkring en andra horisontell axel 53 som är parallell med den första horisontella axeln 447 869 27. Axlarna 27 och 53 är parallella med den linjära förskjutningsbana som pelaren 1 följer i styrningarna 3 och 7. Hållaren 51 kan vridas relativt amnen 25 medelst en motordrivning 55 som är fast anordnad i hållaren 51. På motor- drivningens 55 drivaxel är ett snäckhjul 57 monterat vilket är i ingrepp med ett snäckhjul 59. Snäckhjulet 59 är fäst vid armen 25 varvid snäckhjulets 59 centrum sammanfaller med den andra horisontella axeln 53. Hållaren 51 inne» håller lagringsorgan innefattande en styrning 61 som har formen av en cirkulär båge (för enkelhets skull visad schematiskt i fig 2). I styrningen 61 är en C-formad ram 63 glidbar längs sin omkrets med hjälp av ej visade rullar så att den följer en cirkulär förskjutningsbana 64. Den cirkulära förskjutningsbanans 64 medianplan är parallellt med båda de horisontella axlarna 27 och 53, Den C-formade ramen 63 är formad som en cirkelbåge vilken ungefär sträcker sig över en halvcirkel. Den öppna sidan av den C-formade ramen 63 är vänd bort från pelaren 1 i fig 2. Ramen 63 är förskjutbar relativt hållaren 51 medelst en motordrivning 65 som är fast anordnad i hållaren 51. På motordrivningens 65 drivaxel är en linskiva 67 monterad vilken är kopplad till en ytterligare lin- skíva 71 medelst ett drivband 69. Linskivan 71 är monterad på en axel på vilken också en drivpinne 73 är monterad, vilken ingriper med en kedja 75 som är styrd längs ramen 63. Styrhjul 77 och 79 tjänar att ytterligare styra kedjan 75, vars ändar är fästa vid ramen 63.

Den föreliggande undersökningsanordningen består av en kombination av en strålningskälla 81 och en strålningsdetektor 83 vilka är centrerade i förhål- lande till varandra. Som strålningskälla 81 användes en röntgenstrålkälla med en fokalpunkt eller brännpunkt 82 medan strålningsdetektorn 83 bl.a. innefattar en röntgensträlbildförstärkare 85. Strålningskällan 81 är fäst vid ramen 63 medelst en transversell arm 87, medan strålningsdetektorn 83 är fäst vid ramen 63 medelst en transversell arm 89. En s.k. centralstrålaxel eller mittstrålaxel 91 hos undersökningsanordningen är därför åtskild en sträcka e från den cirku- lära förskjutningsbanans 64 medianplan 66 (fia 3). Den centrala strålen eller mittstrålen 91 kommer alltid att vara parallell med den cirkulära förskjut~ ningsbanans 64 medianplan. Ramens 63 vridningaaxel, som passerar genmn den air» kulära förskjutningsbanans 64 centrum M, är belägen en sträcka a från den andra horisontella axeln 53. Strâlningsdetektorn 83 är förskjutbar i förhållande till ramen 63 i en riktning längs mittstrålaxeln 91 så att avståndet mellan strål- ningsdetektorn 83 och strålningskällan 81 som är stelt förbunden med ramen 63 kan ställas in, t.ex. för att variera fokalpunkten till filmavståndet. Emedan 4“ de respektive tyngdpunkterna för den C-formade ramen 63 och undersökningsanord 447 869 ningen (d.v.s. strålningskällan 81 och strålningsdetektorn 83) är belägna på olika ställen i förhållande till ramen 63 under olika typer av undersökningar eller exponeringar och emedan dessutom undersökningsanordningar av olika vikt ofta användes väljes avståndet a (se fig 2) så att, sett längs mittstrålaxelns 91 riktning, medeltyngdpunkten under de olika omständigheterna i huvudsak sam- manfaller med en linje genom vridningscentrat M för C-ramen 63 (cirkulär) som är vinkelrät mot den cirkulära förskjutningsbanans 64 medianplan 66. Avståndet b mellan mittstrålaxeln 91 och vridningscentrat M väljes också så att medel- tyngdpunkten i nämnda olika situationer i huvudsak sammanfaller, sett i en riktning som är vinkelrät mot mittstrålaxeln, med en linje genom centrat M för C-ramen 63 som är vinkelrät mot den cirkulära förskjutningsbanans 64 median- plan. Enligt fig 3 skall tyngdpunkten för den enhet som bildas av C-ramen 63, strålningskällan 81 och strålningsdetektorn 83 i medeltal vara belägen på linjen 92 mellan punkterna X och Y.

Avståndet p mellan fokalpunkten 82 och den andra horisontella axeln 53 är i den i fig Z visade orienteringen lika med halva summan av de motsvarande av- stånden mellan å ena sidan fokalpunkten 82 och isocentrat I vid maximal för- storing och å andra sidan fokalpunkten 82 och isocentrat I vid minimal för- storing. Fig 2 visar situationen vid minimal förstoring (s.k. kontaktexpone- ring). Om avståndet p är valt på beskrivet sätt räcker i synnerhet en relativt liten längd på armen 25 till medan armens arbetsområde fortfarande blir till- räcklig. Det är uppenbart att fokalpunkten i allmänhet är belägen på ett av- stånd p + a längs mittstålaxeln från ett plan vinkelrätt däremot som inkluderar vridningsaxeln hos den C-formade ramen 63 som passerar genom centrat M.

I den visade utföringsformengäller: a = 150 mm b = 70 mm p = 1/2 (450 + 900) = 675 mm De fem motordrivningarna med variabel hastighet 11, 29, 39, 55 och 65 bildas företrädesvis av elektriska motorer med variabel hastighet vilka kan styras så att om så önskas med användning av samma radiografiska förstorings- faktor, mittstrål axeln 91 i följd kan riktas i ett stort antal olika riktningar genom en given punkt (isocentrum) i en patient 95 som under undersökning är anordnad på ett patientbort 93. För att uppnå detta kan kända styrkretsar användas, t.ex. av den typ som är beskrivet i USP 4.019.059. Emellertid är det inte alltid nödvändigt att använda alla de frihetsgrader som apparaten har i kombination vid varje given tidpunkt (d.v.s. samtidigt). Många typer av diag 447 869 nostiska undersökningar kräver ett sekventiellt utförande av respektive för- skjutningar, t.ex. först en translatorisk rörelse av pelaren 1 och därefter en förskjutning av ramen 63 i lagersegmentet 61.

För att ge en uppfattning om området av undersökningsmöjligheter som den beskrivna medicinska apparaten erbjuder hänvisas till de schematiska figurerna 4, 5, 6 och 7 vilka har framställts med hjälp av en dator och vilka simulerar de olika undersökningslägena. Med utgång från det i fig 4 visade läget där den stationära patienten 95 bestrålas i horisontell riktning genom en given punkt i bröstkorgen, varvid bestrålningsriktningen ändras så att mittstrålaxeln alltid ligger i samma vertikalplan vinkelrätt mot patientens 95 kroppsaxel medan för- storingsfaktorn bibehålles konstant. Två av de fem frihetsgraderna förblir oanvända under denna typ av isocentrisk undersökning, d.v.s. den horisontella translatoriska rörelsen av pelaren l och rotationen av ramen 63 i hållaren 51.

Detta inses lätt genom en jämförelse av de inbördes lägena av ett transversellt ben 97 på patientbordet 93 och basdelen 17 i fig 4-6 och de inbördes lägena av hållaren 51 och ramen 63. Patientbordet är anordnat stationärt. Fig 4, 5, 6 och 7 visar att vridning 1800 av ramen 63 är möjlig (se fig 4 och 7) så att alla de diagnostiskt relevanta bestrålningsrikningarna i ett plan vinkelrätt mot patientens kroppsaxel kan användas. Patientbordet 93 är försett med en urskär- ning 99 så att s.k. kontaktbilder, t.ex. av en patients huvud, kan erhållas (se fig 5 och 4).

Fig 8, 9, 10 och 11 som också har erhållits medelst en dator illustrerar att ett stort antal diagnostiskt relevanta bestrålningsriktningar också kan ernås med en konstant förstoringsfaktor i ett vertikalt plan parallellt med patientens kroppsaxel. För den undersökning som är illustrerad genom fig 8-ll användes ej heller alla de tillgängliga frihetsgraderna. Genom en jämförelse av de inbördes lägena av basdelen 17 och benet 97 framgår att pelarens 1 trans- latoriska rörelse användes (patientbordet 93 intar ett fast läge). Det framgår tydligt att bärarens 23 translatoriska rörelse också användes samt även ramens 63 vridning i hållaren 51. Armens 25 vridningsrörelse i förhållande till bära- ren 23 och hållarens 51 vridnignsrörelse i förhållande till armen 25 är ej nöd- vändiga för den beskrivna undersökningen.

Alla fem frihetsgraderna användes samtidigt om t.ex. ramen 63 vrides i hållaren 51 från de lägen som är visade i fig 6 med en konstant förstoringsfak- tor och en konstant vinkel mellan pelaren 1 och den cirkulära förskjutnings- banans 64 plan. 447 869 Även om den beskrivna medicinska apparaten innefattar en cirkuïär ram 63 kan aiternativt en C-formad elïer U-formad ram användas. Den cirkuïära ramen erbjuder emeïïertid den fördeïen att den har en reïativt enkeï konstruktion med en jämföreïsevis stor vridnignsvinkeï hos ramen 63 i förhålïande tiil håiïaren 51.

Sïutïigen observeras att den medicinska apparaten ej är begränsad tiïï s.k. isocentriska undersökningar även om den är specieïït ïämpad för sådan typ: av undersökning.

Claims (8)

447 869 9 Patentkrav.

1. Medicinsk apparat innefattande en vertikal pelare (1) som är förskjutbar längs en horisontell linjär förskjutningsbana. en bärare (23) som är glidbar längs nämnda pelare i vertikal riktning och en arm (25) som är lagrad i nämnda bärare så att den är vrídbar omkring en första horisontell axel (27) som är pa- rallell med pelarens förskjutningsbana och är anordnad att uppbära en bärlagring för en undersökningsanordning vilken senare därigenom är vridbar omkring en and- ra horisontell axel (53) som är parallell med den första horisontella axeln, k ä n n e t e c k n a d av att undersökninqsanordningen innefattar en enhet som är bildad av en strålníngskälla (81)och en stiålningsdetektor (83) monterad på en C~formad ram (63) vilken är förskjutbart uppburen av en hållare (51) som är lagrad i nämnda bärlagring så att den är vridbar omkring den andra horisontella axeln (53), varvid nämnda hållare (51) innefattar lagringsorgan (61) anordnade att ingripa med den C-formade ramen (63) så att denna är periferiellt förskjutbar i förhållande till hållaren (51) längs en cirkulär förskjutningsbana vars medianplan sträcker sig parallellt med båda nämnda horisontella axlar (27,53) och att nämnda enhet är så anordnad att undersökningsanordningens mittstrâlaxel (91) ligger i ett plan som är åtskilt från ettimaginärt plan som definierar den C~formade ramens när- liggande gräns och är parallellt med den cirkulära förskjutningsbanans medianplan, varvid var och en av nämnda translatoriska förskjutningar och vridningsförskjut- ningar är åstadkomna av en motsvarande individuell motordrivanordning med varia- bel hastighet.

2. Medicinsk apparat enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att den C-formade ramen (63) har en vridningsaxel som passerar genom centrum M av den C- formade ramens cirkulära förskjutningsbana är belägen på ett avstånd a från den andra horisontella axeln (53) och på ett avstånd b från míttstrålaxeln (91) som är parallell med en diameter till den cirkulära förskjutningsbanan och som är skild från denna diameter genom sträckan b i riktning av den C-formade ramens öppna si- da, varvid a och b är så definierade att medeltyngdpunkten för den enhet som är bildad av den C-formade ramen, strålningskällan (81) och strålningsdetektorn (83) är i huvudsak belägen på en imagïnär linje som går genom den cirkulära förskjut- ningsbanans centrum M i en riktning som är vinkelrät mot den cirkulära förskjut- níngsbanans medianplan.

3. Medicinsk apparat enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att strålningskällans (81)brännpunkt eller fokalpunkt (82) är belägen på ett av- stånd p + a längs mittstrålaxeln (91) från ett plan vinkelrätt däremot vilket in- 447 869 10 kluderar vridningsaxeln för den C-formade ramen (63) som passerar genom den cir- kulära förskjutningsbanans centrum M, varvid a är avståndet mellan den C-formade ramens vridningsaxel och den andra horisontella axeln och p är lika med halva sum- man av de motsvarande avstånden mellan brännpunkten och isocentrat under en expo- nering med den största förstoringsfaktorn respektive en exponering med den minsta förstoringsfaktorn.

4. H. Medicinsk apparat enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att de translatoriska förskjutningarna och vridningsförskjutningarna är åstadkomna av en motsvarande individuell motordrivanordning (1l,29,39,55,65) med variabel hastighet.

5. Medicinsk apparat enligt patentkravet i, k ä n n e t e c k n ard av att det angulära förskjutningssystemet är balanserat genom att den aktuella tyngd- punkten har bringats att sammanfalla med den C-formade ramens (63) vridnings- Cent FUfll.

6. Medicinsk apparat enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d av att vridförskjutningssystemet är balanseratgenom att tyngdpunkten bringats att sam- manfalla med systemets vridningscentrum.

7. Medicinsk apparat enligt något av patentkraven 1-6, k ä n n e t e c k n a d av att den angulära förskjutningen och vridförskjutníngen bl.a. är styrda medelst signaler som är avledda från läget och hastigheten hos var och en av systemkompo- nenterna och som är kombinerade i ett datorsystem för att åstadkomma en vridför- skjutning av den C-formade ramen (63) omkring den isocentriska punkten mellan källan (81) och röntgenbildförstärkarröret (85).

8. Medicinsk apparat enligt något av patentkraven 1-7, k ä n n e t e c k n a d av att förskjutningarna bl.a. är kombinerade så att kollisioner av komponenter under undersökning undvikas.