WO2017054974A1 - Mobiles c-bogen-röntgengerät - Google Patents

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WO2017054974A1
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Jens Fehre
Ralf Nanke
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • Mobile C-arm X-ray apparatus The invention relates to a mobile C-arm X-ray apparatus and a method for operating a mobile C-arm X-ray apparatus.
  • Medical imaging X-ray equipment is very often used today in hospitals as an aid to obtaining information for the diagnosis.
  • the X-ray machines use X-rays, which penetrate the body, to create a kind of shadow of the inside of the body as a function of the tissue properties of an area of the body to be examined.
  • X-ray machines are designed in part as a mo ⁇ bile devices for a more flexible use of X-ray equipment and a Incr ⁇ te economic efficiency.
  • Such mobile devices can be shared, for example, from different stations and departments, by moving them between the individual premises to where a Radiologi ⁇ cal examination should just be performed.
  • lead-acid batteries are already used today. This ha ⁇ ben
  • the disadvantage of a high weight and a long charging time of 5 to 7 hours are problematic.
  • X-ray devices In the operation of an X-ray machine, electric currents are required at high current strength ⁇ cost to operate the X-ray source of the X-ray machine for a short time for the actual imaging.
  • Typical power consumption of mobile X-ray sources is approximately between 2kW and 25kW.
  • the necessary strong currents can not be obtained from the normal single-phase house electricity network.
  • X-ray devices usually have a capacitor unit as a current storage device, which can briefly provide electrical energy flows with sufficiently high power levels to operate an X-ray source.
  • capacitors have only a very limited storage capacity and must therefore be recharged constantly over the mains.
  • the X-ray device must therefore be connected on site with egg ⁇ nem electrical power supply connection by electrical cable. In cramped areas of a clinic, such as in operating rooms, such cable connections can be very disturbing or even pose a security risk.
  • a C-arm X-ray device with a capacitor unit as energy storage for the radiation source is described in Fehre et al. "Energy storage unit as a rapidly rechargeable storage battery ⁇ Rie for motor-assisted device movements of mobile X-ray devices", IPAS Publication 2014J18453 described.This is an autonomous C-arm X-ray machine with an energy storage, which is a fast loadable
  • High performance capacitor unit for supplying the drive ⁇ and radiation generating unit has presented.
  • capacitors have a limited Spei ⁇ cherkapaztician, which limits the autonomous operating time.
  • Au ⁇ ßerdem capacitors are discharged via an exponentially decaying discharge. When operating with electric current from the capacitors so there is no constant over the time electrical operating current. This situation requires constant readjustment and that the necessary ⁇ put correspondingly complex power electronics necessary.
  • the mobile C-arm X-ray device comprises an electrically operated X-ray source.
  • An X-ray source around ⁇ summarizes example, an electron tube as X-ray tube for generating X-rays.
  • the points inventions dung modern mobile C-arm x-ray apparatus also has a elec ⁇ trical energy storage with a high-current battery of which has a first electrical terminal electrically connected to the electrically-powered x-ray source, and a second electrical connection, via which a system energy supply takes place.
  • An accumulator is to be understood as meaning a rechargeable electrical energy store which converts and stores electrical energy into chemical energy and, if required, converts the chemical energy back into electrical energy and makes it available to a consumer.
  • a high-current accumulator is to be understood as an accumulator which can provide the strong currents necessary for the short-term power requirement of x-ray sources. At an electrical voltage of 400V and a power requirement of 25kW, the required current is, for example, 62.5 amperes. Under a system ⁇ power supply, the supply of all electronic and electrical units of the C-arm x-ray device is meant with the exception of the X-ray source.
  • C-arm X-ray equipment is often used as a mobile medical imaging facility in operating theaters. Due to the limited space available, it is particularly This is advantageous when imaging devices can be removed from the surgical environment after completion of the image capture. Also, just ask in such security-sensitive areas as there are operating rooms power cable as stumbling at increased risk.
  • the erfindungsge ⁇ Permitted mobile C-arm X-ray machine solves this problem in that it can operate autonomously and without additional power supply cable for an extended period.
  • the electrically operated X-ray source is supplied with electrical energy from the electrical energy store which has a high-current accumulator via the first connection, and the system energy supply is effected via the second connection of the electrical energy storage.
  • the electric Energyspei ⁇ cher serves both the power supply of the central function of the X-ray machine, ie the creation of Röntgenbil ⁇ countries, as well as the system power supply.
  • system power supply fails, for example, the supply of actuators of the C-arm X-ray device with electrical ⁇ shear energy.
  • the actuator to be considered any type of unit that converts an electrical signal into mechanical motion.
  • the electrical energy storage device of to the invention OF INVENTION ⁇ mobile C-arm x-ray device comprises at least two energy storage areas, of which a first energy Memory area is electrically connected to the first electrical connection and a second energy storage area is electrically connected to the second electrical connection. That is, the supply of the X-ray source with electrical energy is carried out in this variant by the first energy ⁇ memory area and the supply of other functional units with electrical energy, such as
  • Actuators carried by the second energy storage area.
  • the first and the second energy storage area are formed independently of each other dischargeable. That is, if, for example, the X-ray source has discharged too much energy due to a long examination period, only the first energy storage area can be completely discharged.
  • the second energy storage area is not affected by the electrical discharge, so that the other functional units, such as the traction of the mobile C-arm X-ray device, can continue to be supplied with energy from the second energy storage area.
  • the mobility of the X-ray apparatus is not be ⁇ impaired.
  • units may serve as a power supply via a cable connection.
  • the two energy storage units can be optimized independently of each other for their applications.
  • the first energy may be gie Grande Siemens® optimized for a short-term high power output, since X-rays for a short time high Leis ⁇ processing duties, such as 25 kW, must be realized, wherein the total capacitance of the first Energy Techbe- Empire can be designed rather low because the service life of the X-ray source fails relatively short and thus the Ener ⁇ sumption of the X-ray source over long periods ver ⁇ tively low.
  • the electrical energy store of the mobile C-arm X-ray device preferably comprises a fast-charging and energy-dense accumulator as the accumulator.
  • Fast charging in this context means charging the battery to at least 75% of the energy storage capacity within a maximum of one hour, preferably also significantly shorter.
  • An energy-dense accumulator should in this context be an accumulator with a comparatively high energy density, preferably greater than 60 or 70 Wh / kg.
  • Such an accumulator may, for example, be a lithium-ion accumulator.
  • Lithium-ion batteries are characterized by a high specific energy. They are thermally stable and subject to only a very small memory effect. In addition, they are also suitable for fast charging. For example, such battery packs of rapid charging stations installed as "superchargers" by Tesla are charged to 80% of their maximum energy capacity in half an hour
  • Such quick-charging devices can be used in hospitals in defined locations, such as depots or OP The mobile X-ray machines can then be recharged in pauses between operations within a very short time and are already available for the next operation.
  • lithium-ion battery is intended to cover in particular the following types of lithium batteries: lithium-polymer batteries, lithium-cobalt-oxide batteries lithium-titanate accumulators, lithium-air accumulators, lithium-manganese dioxide accumulators, lithium-iron-phosphate accumulators, lithium-sulfur accumulators and tin-sulfur lithium-ion accumulators.
  • very energy-dense batteries can be used as energy storage. These include, for example, zinc-air accumulators, sodium-air accumulators and sodium-sulfur accumulators.
  • the electrical consumers of the mobile C-arm X-ray device according to the invention comprise an electric traction unit.
  • a traction unit can be used to automatically drive the mobile X-ray machine.
  • the electrical consumers may comprise an electrically operated actuator for adjusting the position and orientation of the X-ray source and / or other functional units for X-ray imaging.
  • the X-ray source and the X-ray detector can be aligned to a specific patient position and a desired imaging range of the patient with the aid of such an actuator.
  • the inventive mobile C-arm x-ray apparatus of the Ener ⁇ gie as independently dischargeable energy storage areas from each other comprises electrically separate first and second battery packs.
  • the first accumulator packet is electrically connected to the X-ray source via the first electrical connection
  • the second accumulator packet is electrically connected to the system energy supply via the second electrical connection.
  • the energy storage comprises a preferably common battery pack, the first electrical connection a high supply voltage for encryption supply of the X-ray source with electrical energy ready ⁇ represents and the second electrical connection a low supply voltage to the system power supply provides.
  • the first electrical connection a high supply voltage for encryption supply of the X-ray source with electrical energy ready ⁇ represents and the second electrical connection a low supply voltage to the system power supply provides.
  • the second connection is designed as a middle projection on the energy store.
  • An energy storage device usually consists of a series connection of a certain number of memory cells ⁇ , wherein the full electrical voltage of the series circuit is tapped when the electrical voltage is tapped by contacts at the beginning and at the end of this series circuit.
  • the complete electrical voltage is not tapped, since one of the two contacts is not positioned at the beginning or at the end of the series connection, but somewhere between two memory cells of the series connection.
  • the consumers i. the functional units supplied by the system energy supply with electrical energy, at least one actuator which is designed to perform an orbital rotation or height adjustment or longitudinal adjustment of the C-arm of the C-arm X-ray apparatus.
  • the mobile C-arm x-ray according to the invention gets a sensor system for orientation in space and having a navigation unit, which is adapted to automatically control on Ba ⁇ sis of sensor information from the sensors, a movement of the mobile X-ray apparatus in the room.
  • the mobile C-arm X-ray device according to the invention can be electrically charged in ⁇ example via a charging cable to a conventional power outlet.
  • the charging cable can also be formed for charging on a rapid charger .
  • the electrical energy storage of the mobile C-arm X-ray device can also be charged via an inductive charging interface for non-contact electrical charging of the storage unit.
  • the mobile C-arm X-ray device even when emptied energy storage, for example, by hand friction movable.
  • a coupling element or a freewheel can be installed between the drive motor and the driven wheels, so that no inhibiting effect is exerted on the wheels when the engine is switched off by the engine.
  • the C-arm X-ray device according to the invention can also have an additional mains connection with which the C-arm X-ray device can continue to operate in network operation when the energy store is discharged.
  • the C-arm X-ray device can additionally mobile lent a user interface having that includes a remote sign ⁇ dienung for controlling the mobile C-arm x-ray apparatus and a display system for displaying captured radiographic images.
  • a user interface may include, for ⁇ When playing a so-called touch user interface that allows a remote control or is docked directly on the mobile C-arm x-ray machine, and is optionally removable.
  • This interface may also include the imaging system with an Ad ⁇ ge for X-ray images.
  • fixed large displays can be ordered Toggle example, in the surgical area on which the user interface of the interface ⁇ spot is displayed and / or X-ray images are displayed ⁇ to which are transmitted by radio, for example, via Wi-Fi.
  • the X-ray images can also be transferred to any other locations for display and storage.
  • a control of the mobile C-arm X-ray device by means of joystick or other remote control possible.
  • the storage capacity of the energy store is preferably designed for at least 3 to 4 hours of examination operation or OP operation.
  • the mobile C-arm x-ray may also gen réelle a power cord for conventional sockets environmentally summarize, with the slightest provides an emergency operation of the X-ray apparatus also in egg ⁇ nem to low state of charge of the energy store can be ⁇ tet.
  • a status display for displaying the current Ladezu ⁇ states of the energy storage can be installed on the mobile C-arm X-ray device.
  • a display can be realized, for example, by a representation of bars or a percentage, a color coding or an indication of the remaining running time of the X-ray machine.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a C-arm X-ray system
  • FIG. 3 shows a block diagram of a C-arm X-ray system according to a first exemplary embodiment of the invention
  • 4 shows a block diagram which illustrates the system structure of a C-arm X-ray system
  • FIG. 5 shows a block diagram of a C-arm X-ray system according to a second exemplary embodiment of the invention
  • FIG 6 shows a block diagram of a C-arm X-ray system according to a third exemplary embodiment of the invention.
  • a C-arm X-ray device la is shown.
  • Arc X-ray apparatus La includes a C-arm 2. At the C-arm 2, an X-ray source 3 and an X-ray detector 4 are arranged ⁇ . Part of the C-arm X-ray apparatus la is also a horizontal unit 5, which carries the C-arm 2 and on a vertical axis 5a (corresponding to the z-axis) of the C-arm X-ray apparatus la is arranged.
  • FIG 2 the rotational and translational movements of the C-arm X-ray device la are schematically illustrated.
  • the C-arm 2 can be vert verti in the vertical direction. in z-
  • the C-arm can be rotated about the z-axis (marked “sw” in FIG. 2) and the C-arm 2 can also be displaced in the x-direction, ie in the direction of the horizontal axis, of the horizontal unit 5.
  • the C-arm 2 can be rotated about the horizontal axis of the horizontal unit (marked “ang” in FIG. 2).
  • the C-arm 2 can also be pivoted about the y-axis, ie orbitally (marked "orb” in FIG. 2).
  • the housing G includes inter alia an energy storage unit 6, which both the X-ray source 3 as well as the summarized with system be ⁇ recorded other functional units supplied with electrical power.
  • the energy storage unit supplies a ⁇ traction unit 8, comprises the wheels 8a and this drives, via a traction power supply line 7a with electrical energy.
  • the traction unit 8 may also include, for example, an electric motor (not shown) for driving the wheels 8a.
  • the energy storage unit 6 also supplies electrical energy via a screen energy supply line 7b to a display unit 9.
  • the X-ray source 3 is also supplied with electrical energy via an X-ray source power supply line 7c.
  • Wei ⁇ terhin there are supply lines 7d, 7e for a plurality of actuators (not shown in Figure 1) which serve, for example, the positioning of the C-arm 2, and for the detector unit. 4
  • FIG. 3 shows a block diagram of the C-arm X-ray apparatus 1a sketched in FIG. 1, with which the structure and mode of operation of the power supply of the C-arm X-ray apparatus 1 a are schematically illustrated.
  • the C-arm X-ray apparatus la has an energy storage unit 6, wel ⁇ che in this particular embodiment comprises a lithium-ion battery pack.
  • the cells of this lithium-ion battery pack are formed in the concretelessbei ⁇ game in the size of the form factor 18.650.
  • other formats for the accumulators can be selected.
  • the energy storage unit 6 is used for the power supply of all device functions.
  • the device functions include, for example, the operation of an x-ray source 3.
  • the energy storage unit 6 For energy supply to the x-ray source 3, the energy storage unit 6 comprises a first voltage terminal 61 with an electrical voltage of, for example, 400V. Such a high electrical voltage is achieved by a series connection of a plurality of individual cells. Furthermore, the energy storage unit 6 is high current. That is, a plurality of memory cells are connected in parallel to generate a sufficiently strong current for driving the X-ray source 3. At a power of the x-ray source of 25 kW and an electric voltage of 400 V current with a current of about 62.5 amperes is Benö ⁇ Untitled. The first voltage terminal 61 is connected to the X-ray Source 3 via an electrical supply line 7c electrically connected ⁇ .
  • an electrical supply line 7c electrically connected ⁇ .
  • the energy storage unit 6 also includes a second electrical voltage terminal 62 with a voltage of 24V (or alternatively 48V).
  • This second voltage terminal 62 is used to supply power to the system S, wherein the supply of all electrically operated units of the C-arm X-ray apparatus La with the exception of the X-ray source is to be regarded as the system energy supply.
  • the second electrical voltage terminal 62 is used to supply power to the system S, wherein the supply of all electrically operated units of the C-arm X-ray apparatus La with the exception of the X-ray source is to be regarded as the system energy supply.
  • Voltage terminal 62 may be formed, for example as a center tap on the lithium-ion battery pack of the energy storage device 6, whereas at the first voltage terminal 61, the full, applied to the lithium-ion battery pack electrical voltage is tapped.
  • FIG 4 a system S of a C-arm X-ray device in the De ⁇ tail is illustrated, which is part of the ge ⁇ shown in FIG 3, 5 and 6 embodiments.
  • the system S comprises a control unit 11, with which a control of the individual functional units 4, 8, 9, 10, 12 of the C-arm X-ray apparatus can be performed.
  • the control unit 11 is connected via communication links 15a, 15b, 15c, 15d, 15e to the individual functional units 4, 8, 9, 10, 12.
  • the control unit 11 itself can be operated manually by a 15e ⁇ Actuate the supply unit 10 via a communication link.
  • the actuation unit 10 may, for example, also comprise a touch screen or a tablet device which communicates with the stationary part of the actuation unit 10 via a wireless remote control.
  • a display unit 9 designed for the image display may also be designed as a user interface, wherein the display screen of the display unit 9 is designed as a touchscreen via which commands can be input, which can be forwarded to the control unit 11 via a communication line 15c.
  • the display ⁇ unit 9 also serves the graphical representation of image data captured in an X-ray.
  • the Steue ⁇ approximation unit 11 itself and the other functional units 4, 8, 9, 10, 12 are power supply lines (see FIG 1) from the energy storage 6 (see FIG 1) supplied with elec--driven energy. Furthermore, there is also a communi ⁇ nikationstechnisch between the controller 11 and the power storage unit 6 (not shown). About this Kom ⁇ munikationstechnisch the control device 11 is, for example, information about the state of charge of power storage unit 6 and may also control commands passed to the energy storage unit 6, for example to switch off or the like.
  • the system S comprises a plurality of electrical units, such as a traction unit 8, which has a
  • Electric motor (not shown) for driving wheels or rollers and the wheels or rollers (see FIG 1) for Fortbewe ⁇ tion of the C-arm X-ray device La includes.
  • Traction unit 8 is electrically connected to the second voltage terminal 62 via a supply line (not shown). Furthermore, the traction unit 8 is connected to the control unit 11 via a communication line 15a. About the communication line 15 a, the
  • Traction unit 8 are controlled by the control unit 11 from.
  • the traction unit 8 also preferably comprises as wheels or wheels so-called "omni-wheels"
  • Omni-Wheels are wheels with extra rollers orthogonally oriented to the rolling direction of the main wheels, which allow the C-arm X-ray unit to move in a different direction at any time.
  • so-called “Engine Wheels” are used. These are wheels with built-in motor or a hub motor
  • Traction unit 8 preferably designed so that in the ener ⁇ gielose state, the C-arm X-ray device la can also be easily moved manually.
  • Actuator 12 for orbital rotation or height and length adjustment of the C-arm 2 and the detector unit 4 is supplied with electrical energy.
  • These system units are likewise controlled via the control unit 11 via communication lines 15c, 15b or also transmit data back to the control unit 11.
  • FIG. 5 shows a block diagram of a C-arm X-ray apparatus 1b in accordance with a second exemplary embodiment of the invention.
  • the C-arm X-ray apparatus 1b like the C-arm X-ray apparatus 1a according to the first embodiment, has a multiplicity of functional units, which are combined with the designation "system" S.
  • the system S comprises, for example, an actuating unit 10, a control unit 11, a display unit 9, and a plurality of additional functional units, such as a traction unit 8, a detector unit 4, and a plurality of actuators 12 (see Figure 4.)
  • the C-arm x-ray apparatus 1b also includes an energy storage unit 6.
  • the energy storage unit 6 is, however, in contrast to the energy ⁇ storage unit of the C-arm X-ray device according to the first embodiment in two separate electrically separate accumulator packages 6a, 6b, with a first battery ⁇ mulator package 6a of Power supply of the X-ray source 3 is used and a second accumulator package 6 b of the system energy ⁇ supply, d h the power supply of all other functional units 4, 8, 9, 10, 11, 12, which are summarized in the figure 5 by the reference symbol "S" is used.
  • the complete separation of the two accumulator packages 6a, 6b ensures that after the discharge of one of the two accumulator packages up to an allowed minimum value, the technical functions of the functional units assigned to the other accumulator package are still ensured.
  • FIG 6 is a block diagram of a C-arm x-ray apparatus lc according to a third embodiment of the invention is ge ⁇ shows.
  • the C-arm X-ray apparatus 1 C as well as the C-arm X-ray apparatus 1 b according to the second embodiment have an X-ray source 3 as well as functional units summarized under the term System S, such as a
  • the C-arm X-ray device lc also includes a power storage unit 6 which as in the C-arm x-ray apparatus lb according to the second embodiment, two mutually electrically separated Ak ⁇ kumulator packages 6a, 6b has.
  • the C-arm X-ray apparatus 1 c comprises a navigation unit 13 and a sensor unit 14.
  • the navigation unit 13 is supplied with electrical energy via an electrical supply line 7 g.
  • the sensor unit 14 is powered by an electrical supply line ⁇ specific 7h with electrical energy.
  • the sensor unit 14 includes a sensor for automatic orientation in space, such as laser scanners or cameras.
  • the detected sensor information is transmitted via a communication line 15f to the navigation unit 13, which performs a position determination from this information.
  • the information about the current position-of the C-arm x-ray device lc are supplied to the control unit 11 via a communica tion ⁇ circuit 15g (see FIG 4) transmits the system S.
  • the control unit 11 controls based on the obtained position information
  • Traction unit 8 and the actuators 12 for example, defined spaces or positions, such as
  • Example an examination position or a parking position, to start or perform an independent docking to a table or a charging station.
  • the described sensor system of the sensor unit 14 can also be used for collision avoidance.
  • capacitive Nä ⁇ herungssensoren or mechanical protection elements may be present, on the one hand serve as impact protection and additionally Provide information on approaching or contacted obstacle ⁇ se.
  • 6a, 6b separate accumulator packages
  • first electrical voltage connection 62 second electrical voltage connection ang angulare rotation of the C-arm

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Abstract

Es wird ein mobiles C-Bogen-Röntgengerät (1a, 1b, 1c) beschrieben. Das mobile Röntgengerät (1a, 1b, 1c) umfasst eine elektrisch betriebene Röntgenquelle (3). Weiterhin umfasst das mobile C-Bogen-Röntgengerät (a, 1b, 1c) auch einen elektrischen Energiespeicher (6), welcher einen hochstromfähigen Akkumulator aufweist. Der elektrische Energiespeicher umfasst einen ersten elektrischen Anschluss (61), der mit der elektrisch betriebenen Röntgenquelle (3) elektrisch verbunden ist, und einen zweiten elektrischen Anschluss (62), über den eine Systemenergieversorgung erfolgt. Es wird auch ein Verfahren zum Betreiben des mobilen Röntgengeräts (1a, 1b, 1c) beschrieben.

Description

Beschreibung
Mobiles C-Bogen-Röntgengerät Die Erfindung betrifft ein mobiles C-Bogen-Röntgengerät und ein Verfahren zum Betreiben eines mobilen C-Bogen-Röntgen- geräts .
Medizinische bildgebende Röntgengeräte werden heute in Kran- kenhäusern sehr häufig als Hilfsmittel zur Informationsgewinnung zur Diagnosestellung genutzt. Mit den Röntgengeräten wird mit Hilfe von Röntgenstrahlen, die den Körper durchdringen, in Abhängigkeit von Gewebeeigenschaften eines zu untersuchenden Bereichs des Körpers eine Art Schattenbild des Kör- perinneren erstellt.
Für eine flexiblere Nutzung der Röntgengeräte und eine erhöh¬ te ökonomische Effizienz sind Röntgengeräte zum Teil als mo¬ bile Geräte konstruiert. Solche mobilen Geräte können zum Beispiel von verschiedenen Stationen und Abteilungen gemeinsam genutzt werden, indem sie zwischen den einzelnen Räumlichkeiten dorthin bewegt werden, wo gerade eine radiologi¬ sche Untersuchung durchgeführt werden soll. Zur Traktion eines solchen mobilen Röntgengeräts sowie zur Energieversorgung des bildgebenden Systems eines solchen mobilen Röntgengeräts werden heute bereits Bleiakkumulatoren eingesetzt. Diese ha¬ ben jedoch den Nachteil eines hohen Gewichts und einer langen Ladezeit von 5 bis 7 Stunden. Gerade bei intensivem Betrieb eines Röntgengeräts, wie zum Beispiel in einem Operations- saal, sind lange Ladezeiten problematisch.
Bei dem Betrieb eines Röntgengeräts werden kurzzeitig für die eigentliche Bildgebung elektrische Ströme mit hohen Strom¬ stärkewerten benötigt, um die Röntgenquelle des Röntgengeräts zu betreiben. Typische Leistungsaufnahmen von mobilen Röntgenquellen liegen etwa zwischen 2kW und 25kW. Die dafür notwendigen starken Ströme können aus dem normalen einphasigen Hausstromnetz jedoch nicht bezogen werden. Aus diesem Grund besitzen Röntgengeräte meist eine Kondensatoreinheit als Stromspeichereinrichtung, welche kurzzeitig elektrische Energieflüsse mit hinreichend hohen Leistungswerten bereitstellen kann, um eine Röntgenquelle zu betreiben. Allerdings weisen solche Kondensatoren nur eine sehr begrenzte Speicherkapazität auf und müssen daher ständig erneut über das Stromnetz aufgeladen werden. Das Röntgengerät muss also vor Ort mit ei¬ nem elektrischen Stromnetzanschluss per elektrischem Kabel verbunden sein. In beengten Bereichen einer Klinik, wie zum Beispiel in Operationsräumen, können solche Kabelverbindungen jedoch sehr störend sein oder gar ein Sicherheitsrisiko darstellen .
Insbesondere im Bereich der C-Bogen-Röntgensysteme wurden bisher keine vollständig autonomen Geräte verwendet. Übli¬ cherweise werden C-Bogen-Röntgensysteme über einen stationä¬ ren Stromanschluss mit elektrischer Energie versorgt, wobei zum Betreiben der Röntgenquelle ein Kondensator als Pufferspeicher genutzt wird.
Ein C-Bogen-Röntgengerät mit einer Kondensatoreinheit als Energiespeicher für die Strahlungsquelle ist in Fehre et al . „Energiespeichereinheit als schnell aufladbare Speicherbatte¬ rie für motorisch unterstützte Gerätebewegungen von mobilen Röntgengeräten", IPAS-Veröffentlichung 2014J18453 beschrieben. Darin wird ein autonomes C-Bogen-Röntgengerät mit einem Energiespeicher, welcher eine schnell ladbare
Hochleistungskondensatoreinheit zur Versorgung der Antriebs¬ und Strahlungserzeugungseinheit aufweist, vorgestellt. Wie bereits erwähnt, haben Kondensatoren nur eine begrenzte Spei¬ cherkapazität, was die autonome Betriebszeit einschränkt. Au¬ ßerdem werden Kondensatoren über einen exponentiell abfallenden Entladestrom entladen. Bei dem Betrieb mit elektrischem Strom aus den Kondensatoren ergibt sich also kein über die Zeit konstanter elektrischer Betriebsstrom. Dieser Sachverhalt macht eine ständige Nachregelung und eine dafür ausge¬ legte entsprechend aufwändige Leistungselektronik notwendig. Es besteht das Problem, ein noch flexibler einsetzbares, auch für längere Betriebszeiten autonom operierendes C-Bogen-Rönt- gensystem zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird durch ein mobiles C-Bogen-Röntgengerät ge¬ mäß Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren zum Betreiben eines mobilen C-Bogen-Röntgengeräts gemäß Patentanspruch 15 gelöst .
Das erfindungsgemäße mobile C-Bogen-Röntgengerät umfasst eine elektrisch betriebene Röntgenquelle. Eine Röntgenquelle um¬ fasst beispielsweise eine Elektronenröhre als Röntgenröhre zur Erzeugung von Röntgenstrahlen. Außerdem weist das erfin- dungsgemäße mobile C-Bogen-Röntgengerät auch einen elek¬ trischen Energiespeicher mit einem hochstromfähigen Akkumulator auf, welcher einen ersten elektrischen Anschluss aufweist, der mit der elektrisch betriebenen Röntgenquelle elektrisch verbunden ist, und einen zweiten elektrischen An- schluss aufweist, über den eine Systemenergieversorgung erfolgt. Unter einem Akkumulator soll ein wiederaufladbarer elektrischer Energiespeicher verstanden werden, der elektrische Energie in chemische Energie umwandelt und speichert und bei Bedarf die chemische Energie wieder in elektrische Ener- gie zurückwandelt und einem Verbraucher zur Verfügung stellt. Unter einem hochstromfähigen Akkumulator soll ein Akkumulator verstanden werden, welcher die für den kurzfristigen Leistungsbedarf von Röntgenquellen notwendigen starken Ströme zur Verfügung stellen kann. Bei einer elektrischen Spannung von 400V und einem Leistungsbedarf von 25kW beträgt die notwendige Stromstärke zum Beispiel 62,5 Ampere. Unter einer System¬ energieversorgung ist die Versorgung aller elektronischen und elektrischen Einheiten des C-Bogen-Röntgengeräts mit Ausnahme der Röntgenquelle zu verstehen.
C-Bogen-Röntgengeräte werden oft als mobile medizinische bildgebende Einrichtungen in OP-Sälen genutzt. Aufgrund des beschränkten Platzangebots ist es in Operationsräumen beson- ders vorteilhaft, wenn bildgebende Geräte nach Abschluss der Bildaufnahme wieder aus dem Operationsumfeld entfernt werden können. Außerdem stellen gerade in so sicherheitssensiblen Bereichen, wie es Operationsräume sind, Stromversorgungskabel als Stolperfallen ein erhöhtes Risiko dar. Das erfindungsge¬ mäße mobile C-Bogen-Röntgengerät schafft hier Abhilfe, indem es über einen längeren Zeitraum völlig autonom und ohne zusätzliche Energieversorgungskabel agieren kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines mobilen C-Bogen-Röntgengeräts wird die elektrisch betriebene Röntgenquelle über den ersten Anschluss mit elektrischer Energie aus dem elektrischen Energiespeicher, der einen hoch- stromfähigen Akkumulator aufweist, versorgt und die System- energieversorgung erfolgt über den zweiten Anschluss des elektrischen Energiespeichers. Der elektrische Energiespei¬ cher dient also sowohl der Energieversorgung der zentralen Funktion des Röntgengeräts, d.h. dem Erzeugen von Röntgenbil¬ dern, als auch der Systemenergieversorgung. Unter den Begriff der Systemenergieversorgung fällt zum Beispiel auch die Versorgung von Aktoren des C-Bogen-Röntgengeräts mit elektri¬ scher Energie. Allgemein soll als Aktor jede Art von Einheit betrachtet werden, die ein elektrisches Signal in mechanische Bewegung umsetzt.
Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Dabei können insbesondere die Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den ab- hängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein. Zudem können im Rahmen der Erfindung die verschiedenen Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele und Ansprüche auch zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden .
Bevorzugt weist der elektrische Energiespeicher des erfin¬ dungsgemäßen mobilen C-Bogen-Röntgengeräts mindestens zwei Energiespeicherbereiche auf, von denen ein erster Energie- Speicherbereich mit dem ersten elektrischen Anschluss elektrisch verbunden ist und ein zweiter Energiespeicherbereich mit dem zweiten elektrischen Anschluss elektrisch verbunden ist. D.h., die Versorgung der Röntgenquelle mit elektrischer Energie erfolgt in dieser Variante durch den ersten Energie¬ speicherbereich und die Versorgung der anderen Funktionseinheiten mit elektrischer Energie, wie zum Beispiel der
Aktoren, erfolgt durch den zweiten Energiespeicherbereich. Besonders vorteilhaft sind der erste und der zweite Energie- Speicherbereich voneinander unabhängig entladbar ausgebildet. D.h., falls zum Beispiel die Röntgenquelle zu viel Energie aufgrund einer langen Untersuchungsdauer entladen hat, kann lediglich der erste Energiespeicherbereich vollständig entladen werden. Der zweite Energiespeicherbereich dagegen wird von der elektrischen Entladung nicht beeinträchtigt, so dass von dem zweiten Energiespeicherbereich die übrigen Funktionseinheiten, wie zum Beispiel die Traktion des mobilen C-Bogen- Röntgengeräts , weiterhin mit Energie versorgt werden können. Mithin ist bei einem Ausfall des ersten Energiespeicherbe- reichs zum Beispiel die Mobilität des Röntgengeräts nicht be¬ einträchtigt. Weiterhin kann auf diese Weise auch vermieden werden, dass während einer Röntgenaufnahme das System auf¬ grund von Energiemangel plötzlich abgeschaltet wird und zum Beispiel keine Bildaufnahmen mehr im System gespeichert wer- den. Umgekehrt kann nach einem Entladen des zweiten Energiespeicherbereichs das mobile Röntgengerät immer noch von Hand an den Zielort verschoben werden, wo dann die Röntgenaufnahmen unbeeinträchtigt von der Entladung des zweiten Energie¬ speicherbereichs vorgenommen werden können, wobei zur Versor- gung der mit dem Begriff System zusammengefassten übrigen
Einheiten zum Beispiel eine Stromversorgung über einen Kabel- anschluss dienen kann. Außerdem können die beiden Energiespeichereinheiten voneinander unabhängig für ihre Einsatzgebiete optimiert werden. Beispielsweise kann der erste Ener- giespeicherbereich auf eine kurzzeitige hohe Leistungsabgabe optimiert sein, da bei Röntgenaufnahmen kurzzeitig hohe Leis¬ tungsabgaben, wie zum Beispiel 25kW, realisiert werden müssen, wobei die Gesamtkapazität des ersten Energiespeicherbe- reichs eher niedrig ausgelegt sein kann, da die Betriebsdauer der Röntgenquelle relativ kurz ausfällt und somit der Ener¬ gieverbrauch der Röntgenquelle über größere Zeiträume ver¬ gleichsweise gering ist. Dagegen kann der zweite Energiespei- cherbereich eher auf eine große Energiespeichermenge hin op¬ timiert sein, wohingegen die Leistungsabgabe des zweiten Energiespeicherbereichs auf niedrigere Werte, wie zum Bei¬ spiel 1kW, festgelegt werden kann. Vorzugsweise umfasst der elektrische Energiespeicher des er¬ findungsgemäßen mobilen C-Bogen-Röntgengeräts als Akkumulator einen schnell ladbaren und energiedichten Akkumulator. Eine schnelle Ladbarkeit soll in diesem Zusammenhang ein Aufladen des Akkumulators auf mindestens 75% der Energiespeicherkapa- zität innerhalb von maximal einer Stunde, vorzugsweise auch deutlich kürzer, bedeuten. Ein energiedichter Akkumulator soll in diesem Zusammenhang ein Akkumulator mit einer vergleichsweise hohen Energiedichte, vorzugsweise von mehr als 60 oder 70 Wh/kg sein.
Ein solcher Akkumulator kann zum Beispiel ein Lithium-Ionen- Akkumulator sein. Lithium-Ionen-Akkumulatoren zeichnen sich durch eine hohe spezifische Energie aus. Sie sind thermisch stabil und unterliegen einem nur sehr geringen Memory-Effekt. Außerdem eignen sie sich auch zur Schnellladung. Beispielsweise werden solche Akkupakete von Schnelladestationen, die als „Supercharger" von der Firma Tesla installiert werden, in einer halben Stunde auf 80% ihrer maximalen Energiekapazität geladen. Solche Schnellladegeräte können in Krankenhäusern an definierten Orten, wie zum Beispiel Depots bzw. Lagerräumen oder auch OP-Räumen, eingerichtet sein. Die mobilen Röntgengeräte können dann in Pausen zwischen Operationen innerhalb kürzester Zeit wiederaufgeladen werden und stehen für die nächste Operation bereits wieder zur Verfügung.
Unter die Bezeichnung Lithium-Ionen-Akkumulator sollen insbesondere folgende Arten von Lithium-Akkumulatoren fallen: Lithium-Polymer-Akkumulatoren, Lithium-Cobaltoxid-Akkumu- latoren, Lithium-Titanat-Akkumulatoren, Lithium-Luft-Akkumulatoren, Lithium-Mangandioxid-Akkumulatoren, Lithium-Eisenphosphat-Akkumulatoren, Lithium-Schwefel-Akkumulatoren und Zinn-Schwefel-Lithium- Ionen-Akkumulatoren .
Auch andere sehr energiedichte Akkumulatoren können als Energiespeicher verwendet werden. Darunter fallen beispielsweise Zink-Luft-Akkumulatoren, Natrium-Luft-Akkumulatoren und Natrium-Schwefel-Akkumulatoren .
Besonders bevorzugt umfassen die elektrischen Verbraucher des erfindungsgemäßen mobilen C-Bogen-Röntgengeräts eine elektrische Traktionseinheit. Eine solche Traktionseinheit kann zum selbsttätigen Fahren des mobilen Röntgengeräts ein- gesetzt werden. Weiterhin können die elektrischen Verbraucher einen elektrisch betriebenen Aktor zum Einstellen der Position und Orientierung der Röntgenquelle und/ oder anderer Funktionseinheiten für die Röntgenbildgebung umfassen. Beispielsweise können die Röntgenquelle sowie der Röntgendetektor auf eine spezifische Patientenposition und einen gewünschten Abbildungsbereich des Patienten mit Hilfe eines solchen Aktors ausgerichtet werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfin- dungsgemäßen mobilen C-Bogen-Röntgengeräts umfasst der Ener¬ giespeicher als voneinander unabhängig entladbare Energiespeicherbereiche voneinander elektrisch getrennte erste und zweite Akkumulatorpakete. Das erste Akkumlatorpaket ist über den ersten elektrischen Anschluss mit der Röntgenquelle elektrisch verbunden und das zweite Akkumulatorpaket ist über den zweiten elektrischen Anschluss mit der Systemenergieversorgung elektrisch verbunden. Durch eine Trennung der beiden Energiespeicherbereiche lässt sich eine unabhängige Entladung der beiden Energiespeicherbereiche besonders einfach reali- sieren. Dadurch wird das Gesamtsystem robuster gegen Störungen, mangelnde Wartung und Fehlbedienungen. Im Rahmen einer alternativen Variante des erfindungsgemäßen mobilen C-Bogen-Röntgengeräts umfasst der Energiespeicher ein vorzugsweise gemeinsames Akkumulatorpaket, dessen erster elektrischer Anschluss eine hohe Versorgungsspannung zur Ver- sorgung der Röntgenquelle mit elektrischer Energie bereit¬ stellt und dessen zweiter elektrischer Anschluss eine niedrige Versorgungsspannung zur Systemenergieversorgung bereitstellt. Auf diese Weise lassen sich Verbraucher mit unterschiedlichen elektrischen Spannungen mit elektrischer Energie aus ein und demselben Akkumulator-Paket versorgen.
In einer speziellen Variante des erfindungsgemäßen mobilen C- Bogen-Röntgengeräts ist der zweite Anschluss als Mittelab¬ griff an dem Energiespeicher ausgebildet. Ein Energiespeicher besteht üblicherweise aus einer Serienschaltung einer be¬ stimmten Anzahl von Speicherzellen, wobei die vollständige elektrische Spannung der Serienschaltung abgegriffen wird, wenn die elektrische Spannung durch Kontakte am Anfang und am Ende dieser Serienschaltung abgegriffen wird. Bei einem Mit- telabgriff dagegen wird nicht die vollständige elektrische Spannung abgegriffen, da einer der beiden Kontakte nicht am Anfang oder am Ende der Serienschaltung, sondern irgendwo zwischen zwei Speicherzellen der Serienschaltung positioniert wird .
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen mobilen C-Bogen- Röntgengeräts umfassen die Verbraucher, d.h. die von der Systemenergieversorgung mit elektrischer Energie versorgten Funktionseinheiten, mindestens einen Aktor, der dazu einge- richtet ist, eine Orbitaldrehung oder Höhenverstellung oder Längsverstellung des C-Bogens des C-Bogen-Röntgengeräts durchzuführen .
Zusätzlich kann das erfindungsgemäße mobile C-Bogen-Röntgen- gerät eine Sensorik zur Orientierung im Raum und eine Navigationseinheit aufweisen, welche dazu eingerichtet ist, auf Ba¬ sis von Sensorinformationen von der Sensorik eine Bewegung des mobilen Röntgengeräts im Raum automatisiert zu steuern. Das erfindungsgemäße mobile C-Bogen-Röntgengerät kann bei¬ spielsweise über ein Ladekabel an einer herkömmlichen Steckdose elektrisch aufgeladen werden. Wie bereits erwähnt, kann das Ladekabel auch zum Aufladen an einem Schnelladegerät aus¬ gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der elektrische Energiespeicher des mobilen C-Bogen-Röntgengeräts auch über eine induktive Ladeschnittstelle zur berührungslosen elektrischen Aufladung der Speichereinheit aufgeladen werden.
In einer vorteilhaften Variante ist das mobile C-Bogen- Röntgengerät auch bei entleertem Energiespeicher beispielsweise von Hand reibungsarm bewegbar. Zum Beispiel kann zwischen dem Antriebsmotor und den angetriebenen Rädern ein Kupplungselement oder ein Freilauf installiert sein, so dass bei ausgeschaltetem Motor von dem Motor keine Hemmwirkung auf die Räder ausgeübt wird.
Das erfindungsgemäße C-Bogen-Röntgengerät kann auch einen zu- sätzlichen Netzanschluss aufweisen, mit dem das C-Bogen- Röntgengerät bei entladenem Energiespeicher im Netzbetrieb weiterarbeiten kann.
Das erfindungsgemäße mobile C-Bogen-Röntgengerät kann zusätz- lieh eine Benutzerschnittstelle aufweisen, die eine Fernbe¬ dienung zur Steuerung des mobilen C-Bogen-Röntgengeräts und ein Anzeigesystem zur Anzeige von aufgenommenen Röntgenbildern umfasst. Eine solche Benutzerschnittstelle kann zum Bei¬ spiel ein sogenanntes Touch User Interface umfassen, das eine Fernbedienung erlaubt oder direkt auf dem mobilen C-Bogen- Röntgengerät angedockt ist und gegebenenfalls abnehmbar ist. Diese Schnittstelle kann auch das Bildsystem mit einer Anzei¬ ge für Röntgenbilder umfassen. Zusätzlich können beispielsweise im OP-Bereich noch fest installierte große Anzeigen an- geordnet sein, auf denen die Benutzeroberfläche der Schnitt¬ stelle angezeigt wird und/ oder Röntgenbilder angezeigt wer¬ den, die per Funk, beispielsweise über WLAN, übertragen werden. Alternativ oder zusätzlich können die Röntgenbilder auch an beliebige andere Stellen zur Anzeige und Speicherung übertragen werden. Außerdem ist in einer speziellen Ausgestaltung auch eine Steuerung des mobilen C-Bogen-Röntgengeräts mittels Joystick oder einer anderen Fernsteuerung möglich.
Vorzugsweise ist die Speicherkapazität des Energiespeichers auf mindestens 3 bis 4 Stunden Untersuchungsbetrieb bzw. OP- Betrieb ausgelegt. Zusätzlich kann das mobile C-Bogen-Rönt- gengerät auch ein Netzkabel für herkömmliche Steckdosen um- fassen, mit dem ein Notbetrieb des Röntgengeräts auch bei ei¬ nem zu niedrigen Ladezustand des Energiespeichers gewährleis¬ tet werden kann. An dem mobilen C-Bogen-Röntgengerät kann auch eine Statusanzeige zur Anzeige des aktuellen Ladezu¬ stands des Energiespeichers installiert sein. Eine solche An- zeige kann zum Beispiel durch eine Darstellung von Balken oder eine Prozentangabe, eine Farbkodierung oder eine Angabe der Restlaufzeit des Röntgengeräts realisiert sein. Es können auch mehrere Restlaufzeiten, wie zum Beispiel eine Restlauf¬ zeit für den Betrieb der Strahlungsquelle und eine Restzeit für den Betrieb von Aktoren, angegeben und angezeigt werden. In diesem Zusammenhang kann auch eine Angabe einer verbleibenden Fahrstrecke des mobilen C-Bogen-Röntgengeräts vorge¬ nommen werden. Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beige¬ fügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
FIG 1 eine schematische Darstellung eines C-Bogen- Röntgensystems ,
FIG 2 eine schematische Darstellung der Verstellmöglichkeiten eines C-Bogen-Röntgensystems ,
FIG 3 ein Blockschaltbild eines C-Bogen-Röntgensystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, FIG 4 ein Blockschaltbild, welches den Systemaufbau eines C- Bogen-Röntgensystems veranschaulicht,
FIG 5 ein Blockschaltbild eines C-Bogen-Röntgensystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
FIG 6 ein Blockschaltbild eines C-Bogen-Röntgensystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In FIG 1 ist ein C-Bogen-Röntgengerät la gezeigt. Das C-
Bogen-Röntgengerät la umfasst einen C-Bogen 2. An dem C-Bogen 2 sind eine Röntgenquelle 3 und ein Röntgendetektor 4 ange¬ ordnet. Teil des C-Bogen-Röntgengeräts la ist außerdem eine Horizontaleinheit 5, welche den C-Bogen 2 trägt und auf einer Vertikalachse 5a (entspricht der z-Achse) des C-Bogen- Röntgengeräts la angeordnet ist.
In FIG 2 sind die Dreh- und Translationsbewegungen des C- Bogen-Röntgengeräts la schematisch veranschaulicht. Der C- Bogen 2 lässt sich in vertikaler Richtung vert d.h. in z-
Richtung verschieben. Außerdem lässt sich der C-Bogen um die z-Achse (in FIG 2 mit „sw" gekennzeichnet) drehen. Zudem kann der C-Bogen 2 in x-Richtung, d.h. in Richtung der Horizontalachse hör der Horizontaleinheit 5 verschoben werden. Weiter- hin lässt sich der C-Bogen 2 um die Horizontalachse der Horizontaleinheit drehen (in FIG 2 mit „ang" gekennzeichnet) . Schließlich kann der C-Bogen 2 auch um die y-Achse, d.h. orbital geschwenkt werden (in FIG 2 mit „orb" gekennzeichnet) . Wie in FIG 1 zu erkennen ist, ist die Vertikalachse 5a, auf der die Horizontaleinheit 5 des C-Bogensystems la ruht, auf einem Gehäuse G positioniert, welches selbst wiederum auf ei¬ ner Art Fahrwerk F angeordnet ist. Das Gehäuse G umfasst un¬ ter anderem eine Energiespeichereinheit 6, welche sowohl die Röntgenquelle 3 als auch die zusammenfassend mit System be¬ zeichneten übrigen Funktionseinheiten mit elektrischer Energie versorgt. Beispielsweise beliefert die Energiespeicher¬ einheit eine Traktionseinheit 8, die Räder 8a umfasst und diese antreibt, über eine Traktionsenergieversorgungsleitung 7a mit elektrischer Energie. Die Traktionseinheit 8 kann zum Beispiel auch einen Elektromotor (nicht gezeigt) zum Antrieb der Räder 8a umfassen. Die Energiespeichereinheit 6 liefert außerdem elektrische Energie über eine Bildschirmenergieversorgungsleitung 7b an eine Anzeigeeinheit 9. Zudem wird die Röntgenquelle 3 über eine Röntgenquellenenergieversorgungs- leitung 7c ebenfalls mit elektrischer Energie versorgt. Wei¬ terhin gibt es Versorgungsleitungen 7d, 7e für eine Mehrzahl von Aktoren (in FIG 1 nicht gezeigt) , welche zum Beispiel der Positionierung des C-Bogens 2 dienen, und für die Detektoreinheit 4.
In FIG 3 ist ein Blockschaltbild des in FIG 1 skizzierten C- Bogen-Röntgengeräts la gezeigt, mit dem der Aufbau und die Funktionsweise der Energieversorgung des C-Bogen-Röntgen- geräts la schematisch veranschaulicht ist. Das C-Bogen- Röntgengerät la weist eine Energiespeichereinheit 6 auf, wel¬ che in diesem konkreten Ausführungsbeispiel ein Lithium- Ionen-Akkumulatorpaket umfasst. Die Zellen dieses Lithium- Ionen-Akkumulatorpakets sind in dem konkreten Ausführungsbei¬ spiel in der Größe des Formfaktors 18.650 ausgebildet. Es können aber auch andere Formate für die Akkumulatoren gewählt werden. Die Energiespeichereinheit 6 wird für die Stromver- sorgung aller Gerätefunktionen verwendet. Zu den Gerätefunktionen gehört beispielsweise der Betrieb einer Röntgenstrah- lenquelle 3. Zur Energieversorgung der Röntgenstrahlenquelle 3 umfasst die Energiespeichereinheit 6 einen ersten Span- nungsanschluss 61 mit einer elektrischen Spannung von z.B. 400V. Eine solch hohe elektrische Spannung wird durch eine Reihenschaltung einer Vielzahl von Einzelzellen erreicht. Weiterhin ist die Energiespeichereinheit 6 hochstromfähig . D.h., es sind eine Vielzahl von Speicherzellen parallel geschaltet, um einen ausreichend starken Strom zum Betreiben der Röntgenquelle 3 zu erzeugen. Bei einer Leistung der Röntgenquelle von 25kW und einer elektrischen Spannung von 400V wird Strom mit einer Stromstärke von etwa 62,5 Ampere benö¬ tigt. Der erste Spannungsanschluss 61 ist mit der Röntgen- quelle 3 über eine elektrische Versorgungsleitung 7c elekt¬ risch verbunden.
Die Energiespeichereinheit 6 umfasst zudem einen zweiten elektrischen Spannungsanschluss 62 mit einer elektrischen Spannung von 24V (oder alternativ 48V) . Dieser zweite Spannungsanschluss 62 dient der Energieversorgung des Systems S, wobei als Systemenergieversorgung die Versorgung aller elektrisch betriebenen Einheiten des C-Bogen-Röntgengeräts la mit Ausnahme der Röntgenquelle zu betrachten ist. Der zweite
Spannungsanschluss 62 kann zum Beispiel als Mittelabgriff an dem Lithium-Ionen-Akkumulatorpaket des Energiespeichers 6 ausgebildet sein, wohingegen an dem ersten Spannungsanschluss 61 die vollständige, an dem Lithium-Ionen-Akkumulatorpaket anliegende elektrische Spannung abgegriffen wird.
In FIG 4 ist ein System S eines C-Bogen-Röntgengeräts im De¬ tail veranschaulicht, welches Teil der in FIG 3, 5 und 6 ge¬ zeigten Ausführungsformen ist. Das System S umfasst eine Steuerungseinheit 11, mit der eine Ansteuerung der einzelnen Funktionseinheiten 4, 8, 9, 10, 12 des C-Bogen-Röntgengeräts durchgeführt werden kann. Die Steuerungseinheit 11 ist über Kommunikationsverbindungen 15a, 15b, 15c, 15d, 15e mit den einzelnen Funktionseinheiten 4, 8, 9, 10, 12 verbunden.
Die Steuerungseinheit 11 selbst lässt sich durch eine Betäti¬ gungseinheit 10 über eine Kommunikationsverbindung 15e manuell bedienen. Die Betätigungseinheit 10 kann zum Beispiel auch einen Touchscreen oder eine Tablet-Einrichtung umfassen, welche über eine drahtlose Fernbedienung mit dem stationären Teil der Betätigungseinheit 10 kommuniziert. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine für die Bilddarstellung ausgebildete Anzeigeeinheit 9 als Benutzerschnittstelle ausgebildet sein, wobei der Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 9 als Touchscreen ausgebildet ist, über den Befehle eingegeben werden können, die über eine Kommunikationsleitung 15c an die Steuerungseinheit 11 weitergeleitet werden können. Die Anzei¬ geeinheit 9 dient außerdem der graphischen Darstellung der bei einer Röntgenaufnahme erfassten Bilddaten. Die Steue¬ rungseinheit 11 selbst sowie die übrigen Funktionseinheiten 4, 8, 9, 10, 12 werden über Energieversorgungsleitungen (siehe FIG 1) von dem Energiespeicher 6 (siehe FIG 1) mit elekt- rischer Energie versorgt. Weiterhin gibt es auch eine Kommu¬ nikationsleitung zwischen der Steuerungseinrichtung 11 und der Energiespeichereinheit 6 (nicht gezeigt) . Über diese Kom¬ munikationsleitung erhält die Steuerungseinrichtung 11 beispielsweise Informationen über den Ladezustand der Energie- Speichereinheit 6 und kann auch Steuerungsbefehle an die Energiespeichereinheit 6 zum Beispiel zum Abschalten oder ähnlichem geben.
Das System S umfasst eine Vielzahl von elektrischen Einhei- ten, wie zum Beispiel eine Traktionseinheit 8, welche einen
Elektromotor (nicht gezeigt) zum Antrieb von Rädern oder Rollen sowie die Räder bzw. Rollen (siehe FIG 1) zur Fortbewe¬ gung des C-Bogen-Röntgengeräts la umfasst. Die
Traktionseinheit 8 ist über eine Versorgungsleitung (nicht gezeigt) mit dem zweiten Spannungsanschluss 62 elektrisch verbunden. Weiterhin ist die Traktionseinheit 8 über eine Kommunikationsleitung 15a mit der Steuerungseinheit 11 verbunden. Über die Kommunikationsleitung 15a kann die
Traktionseinheit 8 von der Steuerungseinheit 11 aus ange- steuert werden. Die Traktionseinheit 8 umfasst außerdem als Rollen oder Räder vorzugsweise sogenannte „Omni-Wheels"
(nicht gezeigt) . Omni-Wheels sind Räder mit zur Rollrichtung der Haupträder orthogonal orientierten Zusatzrollen, die es erlauben, das C-Bogen-Röntgengerät jederzeit in eine andere Richtung weiterzubewegen. Alternativ können auch sogenannte „Engine Wheels" zum Einsatz kommen. Dies sind Räder mit eingebautem Motor bzw. einem Nabenmotor. Weiterhin ist die
Traktionseinheit 8 vorzugsweise so ausgebildet, dass im ener¬ gielosen Zustand das C-Bogen-Röntgengerät la auch mühelos ma- nuell verschoben werden kann.
Außerdem werden von dem zweiten Spannungsanschluss 62 (siehe FIG 3) über Versorgungsleitungen (nicht gezeigt) auch Aktoreinheiten 12 zur Orbitaldrehung oder Höhen- und Längsverstellung des C-Bogens 2 und die Detektoreinheit 4 mit elektrischer Energie versorgt. Diese Systemeinheiten werden ebenfalls über die Steuerungseinheit 11 über Kommunikations- leitungen 15c, 15b angesteuert bzw. übermitteln auch Daten an die Steuerungseinheit 11 zurück.
In FIG 5 ist ein Blockschaltbild eines C-Bogen-Röntgengeräts lb gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ge- zeigt. Das C-Bogen-Röntgengerät lb weist ebenso wie das C- Bogen-Röntgengerät la gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Funktionseinheiten auf, welche mit der Bezeichnung „System" S zusammengefasst werden. Das System S um- fasst zum Beispiel eine Betätigungseinheit 10, eine Steue- rungseinheit 11, eine Anzeigeeinheit 9 sowie eine Mehrzahl von zusätzlichen Funktionseinheiten, wie zum Beispiel eine Traktionseinheit 8, eine Detektoreinheit 4 und eine Mehrzahl von Aktoren 12 (siehe Figur 4) . Außerdem umfasst das C-Bogen- Röntgengerät lb auch eine Energiespeichereinheit 6. Die Ener- giespeichereinheit 6 ist jedoch im Gegensatz zu der Energie¬ speichereinheit des C-Bogen-Röntgengeräts la gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in zwei voneinander elektrisch getrennte Akkumulator-Pakete 6a, 6b aufgeteilt, wobei ein erstes Akku¬ mulator-Paket 6a der Energieversorgung der Röntgenquelle 3 dient und ein zweites Akkumulator-Paket 6b der Systemenergie¬ versorgung, d.h. der Energieversorgung aller anderen Funktionseinheiten 4, 8, 9, 10, 11, 12, welche in der Figur 5 mit dem Bezugszeichen „S" zusammengefasst sind, dient. Durch die vollständige Trennung der beiden Akkumulator-Pakete 6a, 6b wird sichergestellt, dass nach dem Entladen eines der beiden Akkumulator-Pakete bis zu einem erlaubten Minimalwert die technischen Funktionen der dem anderen Akkumulator-Paket zugeordneten Funktionseinheiten weiterhin gewährleistet sind. D.h., beispielsweise kann bei einer vollständigen Entladung bis zu einem erlaubten Minimalwert des ersten Akkumulator- Pakets 6a durch die Röntgenquelle 3 das C-Bogen-Röntgengerät lb gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weiterhin bedienbar und verfahrbar bleiben. In FIG 6 ist ein Blockschaltbild eines C-Bogen-Röntgengeräts lc gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ge¬ zeigt. Das C-Bogen-Röntgengerät lc weist ebenso wie das C- Bogen-Röntgengerät lb gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Röntgenquelle 3 sowie unter dem Begriff System S zusam- mengefasste Funktionseinheiten, wie zum Beispiel eine
Traktionseinheit 8, eine Detektoreinheit 4 und eine Mehrzahl von Aktoren 12 (siehe Figur 4) auf. Außerdem umfasst das C- Bogen-Röntgengerät lc auch eine Energiespeichereinheit 6, welche wie bei dem C-Bogen-Röntgengerät lb gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zwei voneinander elektrisch getrennte Ak¬ kumulator-Pakete 6a, 6b aufweist. Zusätzlich umfasst das C- Bogen-Röntgengerät lc eine Navigationseinheit 13 und eine Sensoreinheit 14. Die Navigationseinheit 13 wird über eine elektrische Versorgungsleitung 7g mit elektrischer Energie versorgt. Auch die Sensoreinheit 14 wird über eine elektri¬ sche Versorgungsleitung 7h mit elektrischer Energie versorgt. Die Sensoreinheit 14 umfasst eine Sensorik zur automatischen Orientierung im Raum, wie zum Beispiel Laserscanner oder Kameras. Die erfassten Sensorinformationen werden über eine Kommunikationsleitung 15f an die Navigationseinheit 13 übermittelt, welche aus diesen Informationen eine Positionsermittlung vornimmt. Die Informationen über die aktuelle Posi- tion des C-Bogen-Röntgengeräts lc werden über eine Kommunika¬ tionsleitung 15g an die Steuerungseinheit 11 (siehe FIG 4) des Systems S übermittelt. Die Steuerungseinheit 11 steuert auf Basis der erhaltenen Positionsinformationen die
Traktionseinheit 8 sowie die Aktoren 12 (siehe FIG 1, FIG 4), um zum Beispiel definierte Räume oder Positionen, wie zum
Beispiel eine Untersuchungsposition oder eine Parkposition, anzufahren oder auch ein selbständiges Andocken an einen Tisch oder eine Ladestation durchzuführen. Die beschriebene Sensorik der Sensoreinheit 14 kann auch zur Kollisionsvermei- dung genutzt werden. Dafür können zum Beispiel kapazitive Nä¬ herungssensoren oder mechanische Schutzelemente vorhanden sein, die einerseits als Aufprallschutz dienen und zusätzlich Informationen über sich nähernde oder kontaktierte Hindernis¬ se liefern.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorbeschriebenen Vorrichtungen lediglich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung handelt und dass die Erfindung vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. So wurde die Erfindung in erster Linie anhand eines Systems zur Aufnahme von medizinischen Bilddaten erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Anwendung im medizinischen Bereich beschränkt, sondern die Erfindung kann auch grundsätzlich auf die Aufnahme von Bildern für andere Zwecke angewandt werden. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein" bzw. „eine" nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit" nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.
Bezugs zeichenliste la, lb, lc C-Bogengerät
2 C-Bogen
3 Röntgenquelle
4 Röntgendetektor
5 Horizontaleinheit
5a Vertikalachse
6 EnergieSpeichereinheit
6a, 6b getrennte Akkumulator-Pakete
7a Traktionsenergie ersorgungsleitung
7b Bildschirm-EnergieVersorgungsleitung 7c Rontgenquellen-EnergieVersorgungsleitung
7d, 7e, 7f, 7g, 7h EnergieVersorgungsleitung
8 Traktionseinheit
8a Räder/ Rollen
9 Anzeigeeinheit
10 Betätigungseinheit
11 Steuerungseinheit
12 Aktoren
13 Navigationseinheit
14 Sensoreinheit
15a, 15b, 15c,
15d, 15e, 15f, 15g KommunikationsVerbindungen
61 erster elektrischer Spannungsanschluss 62 zweiter elektrischer Spannungsanschluss ang angulare Drehung des C-Bogens
F Fahrwerk
G Gehäuse
hör horizontale Verschiebung des C-Bogens orb orbitale Drehung des C-Bogens
S System
sw Schwenken des C-Bogens um die vertikale
Achse
vert Verschieben des C-Bogens in Richtung der vertikalen Achse

Claims

Patentansprüche
1. Mobiles C-Bogen-Röntgengerät (la, lb, lc) , aufweisend: - eine elektrisch betriebene Röntgenquelle (3) ,
- einen elektrischen Energiespeicher (6), umfassend einen hochstromfähigen Akkumulator, welcher einen ersten elektrischen Anschluss (61) aufweist, der mit der elektrisch be¬ triebenen Röntgenquelle (3) elektrisch verbunden ist und einen zweiten elektrischen Anschluss (62) aufweist, über den eine Systemenergieversorgung, welche eine Detektoreinheit (4) mit elektrischer Energie versorgt, erfolgt.
2. Mobiles C-Bogen-Röntgengerät nach Anspruch 1, wobei die Systemenergieversorgung die Versorgung aller elektrischen Verbraucher (4, 8, 9, 10, 11, 12) des C-Bogen-Geräts mit Aus¬ nahme der Röntgenquelle (3) mit elektrischer Energie umfasst.
3. Mobiles C-Bogen-Röntgengerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei der elektrische Energiespeicher (6) mindestens zwei Energie- Speicherbereiche (6a, 6b) umfasst, von denen ein Energiespei¬ cherbereich (6a) mit dem ersten elektrischen Anschluss (61) elektrisch verbunden ist und der zweite Energiespeicherbe¬ reich (6b) mit dem zweiten elektrischen Anschluss (62) elektrisch verbunden ist und wobei der erste und der zweite Ener- giespeicherbereich voneinander unabhängig entladbar ausgebildet sind.
4. Mobiles C-Bogen-Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der elektrische Energiespeicher (6) als Akkumu- lator einen schnell-ladbaren und energiedichten Akkumulator umfasst .
5. Mobiles C-Bogen-Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der elektrische Energiespeicher (6) als Akkumu- lator einen Li-Ionen-Akkumulator umfasst.
6. Mobiles C-Bogen-Röntgengerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die elektrischen Verbraucher eine elektrische Traktionseinheit (8) und/oder einen elektrisch betriebenen Aktor (12) zum Einstellen der Position und Orientierung der Röntgenquelle (3) und/ oder andere Funktionseinheiten (4) für die Röntgenbildgebung umfassen.
7. Mobiles C-Bogen-Röntgengerät nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Energiespeicher (6) als voneinander unabhängig entladbare Energiespeicherbereiche (6a, 6b) voneinander elektrisch getrennte erste und zweite Akkumulatorpakete (6a, 6b) umfasst.
8. Mobiles C-Bogen-Röntgengerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Energiespeicher (6) ein vorzugsweise gemeinsames
Akkumulatorpaket aufweist, dessen erster Anschluss (61) eine hohe Versorgungsspannung zur Versorgung der Röntgenquelle (3) mit elektrischer Energie bereitstellt und dessen zweiter Anschluss (62) eine niedrige Versorgungsspannung zur Systemenergieversorgung bereitstellt.
9. Mobiles C-Bogen-Röntgengerät nach Anspruch 8, wobei der zweite Anschluss (62) als Mittelabgriff an dem Energiespei¬ cher (6) ausgebildet ist.
10. Mobiles C-Bogen-Röntgengerät nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Verbraucher (3, 4, 9, 11) mindestens einen
Aktor (12) umfassen, der dazu eingerichtet ist, eine Orbital¬ drehung oder Höhenverstellung oder Längsverstellung des C- Bogens (2) des C-Bogen-Röntgengeräts (la, lb, lc) durchzufüh¬ ren .
11. Mobiles C-Bogen-Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend:
- eine Sensorik (14) zur Orientierung im Raum und
- eine Navigationseinheit (13), welche dazu eingerichtet ist, auf Basis von Sensorinformationen von der Sensorik (14) eine Bewegung des mobilen C-Bogen-Röntgengeräts (lc) im Raum automatisiert zu steuern.
12. Mobiles C-Bogen-Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der elektrische Energiespeicher (6) eine induk¬ tive Ladeschnittstelle zur berührungslosen elektrischen Aufladung der Energiespeichereinheit (6) umfasst.
13. Mobiles C-Bogen-Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das mobile C-Bogen-Röntgengerät dazu eingerich¬ tet ist, auch bei entleertem Energiespeicher (6) reibungsarm von Hand bewegbar zu sein.
14. Mobiles C-Bogen-Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, aufweisend eine Benutzerschnittstelle, welche auf¬ weist:
- eine Fernbedienung zur Steuerung des mobilen C-Bogen- Röntgengeräts,
- ein Anzeigesystem (9) zur Anzeige von aufgenommenen Röntgenbildern und zur Systemsteuerung.
15. Verfahren zum Betreiben eines mobilen C-Bogen-Röntgen- geräts nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die elek¬ trisch betriebene Röntgenquelle (3) über den ersten Anschluss mit elektrischer Energie aus dem elektrischen Energiespeicher (6) versorgt wird und die Systemenergieversorgung über den zweiten Anschluss des elektrischen Energiespeichers (6) er- folgt.
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