<Desc/Clms Page number 1>
Röntgenonderzoekapparaat met een uitgebalanceerde röntgendetector.
EMI1.1
De uitvinding heeft betrekking op een röntgenonderzoekapparaat bevattend een frame met een daaraan bevestigde drager die aan een eerste uiteinde een röntgenbron en aan een tweede uiteinde een van een behuizing voorziene röntgendetector draagt, welke röntgenbron en röntgendetector zodanig tegenover elkaar geplaatst zijn dat een centrale straal van een door de röntgenbron uitgezonden bundel röntgenstraling ongeveer samenvalt met een verbindingslijn tussen de röntgenbron en de röntgendetector, waarbij de röntgendetector langs de verbindingslijn beweegbaar is en een bij die beweging optredende verschuiving van het zwaartepunt van de röntgendetector substantieel wordt gecompenseerd door een met de beweging van de röntgendetector beweging van een contragewicht,
zodat voor het bewegen van de röntgendetector slechts een relatief geringe kracht in een richting evenwijdig met de richting van de verbindingslijn nodig is.
Een voorbeeld van een dergelijk apparaat is bekend uit US-A-4 961 (PHN 12. dit bekende röntgenonderzoekapparaat is een gezamenlijke rotatie van de aan tegenover elkaar gelegen uiteinden van een C-vormige drager bevestigde röntgenbron en röntgendetector om twee onderling loodrechte assen mogelijk. Deze assen snijden elkaar in een punt (het isocentrum) dat gelegen is op de verbindingslijn tussen de röntgenbron en de röntgendetector. Voorts kan de drager in het algemeen in verticale richting bewogen worden ten opzichte van het frame. Het apparaat is geschikt voor het doorstralen van een object vanuit verschillende richtingen, waarbij de röntgenbron en de röntgendetector zieh tegenover elkaar bevinden en de richting van doorstralen met de hand of met behulp van een aandrijving kan worden ingesteld.
Doordat de röntgendetector beweegbaar is langs de verbindingslijn en uitgebalanceerd is door middel van het contragewicht, kan de afstand tussen de röntgenbron en de
<Desc/Clms Page number 2>
röntgendetector gemakkelijk met de hand veranderd worden zodat verschillende vergrotingen van het te vormen röntgenbeeld kunnen worden ingesteld. Een verder voordeel van het uitbalanceren van de röntgendetector is dat in bepaalde gevallen nadelige gevolgen van een botsing tussen het te onderzoeken object (bijvoorbeeld een op een patiententafel liggende patient) en de röntgendetector voorkomen worden.
Wanneer bijvoorbeeld de drager in een zodanige positie is dat de verbindingslijn tussen de röntgenbron en de röntgendetector nagenoeg verticaal verloopt, en wanneer dan de drager zodanig in verticale richting bewogen wordt, dat de röntgendetector tegen het object botst, zal de röntgendetector door de kracht van de botsing van het object weggeduwd worden. De botsing zal daardoor niet leiden tot een beschadiging van het object of van de röntgendetector. Wanneer de röntgendetector echter het object niet volgens de verbindingslijn nadert, werkt de kracht van de botsing ook in een andere richting dan de richting van de verbindingslijn, zodat de kans groot is dat de röntgendetector niet van het object zal worden weggeduwd. In dat geval zou de botsing ernstige gevolgen voor het object (de patiënt) kunnen hebben.
Daarom zijn veel bekende apparaten voorzien van inrichtingen die de aandrijving van de drager uitschakelen wanneer de röntgendetector het object of een ander voorwerp nadert. Zulke inrichtingen moeten in staat zijn, de nadering met grote nauwkeurigheid en betrouwbaarheid te detecteren. Daardoor zijn zij betrekkelijk duur en gecompliceerd.
De uitvinding heeft tot doel, het bekende röntgenonderzoekapparaat zodanig te verbeteren dat de röntgendetector bij nagenoeg elke botsing met een ander voorwerp, ongeacht de richting van waaruit hij dit voorwerp nadert, door de kracht van de botsing van het voorwerp weggeduwd zal worden, waarbij de op het voorwerp uitgeoefende kracht zo gering is, dat de kans op schade minimaal is. Het röntgenonderzoekapparaat volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat tenminste een gedeelte van het buitenoppervlak van de behuizing van de röntgendetector dat zich nab het naar de röntgenbron toegekeerde einde daarvan bevindt een zodanige hoek insluit met de verbindingslijn, dat de afstand van dit gedeelte tot de verbindingslijn toeneemt met toenemende afstand tot de röntgenbron.
De uitvinding berust op het inzicht dat de kracht die bij een botsing wordt uitgeoefend op een vlak dat schuin staat ten opzichte van de verbindingslijn in nagenoeg
<Desc/Clms Page number 3>
alle gevallen een component zal hebben die langs die verbindingslijn gericht is. Deze component zal van de röntgenbron af gericht zijn indien de afstand van het vlak tot de verbindingslijn toeneemt met toenemende afstand tot de röntgenbron. Daardoor zal de röntgendetector worden weggeduwd van de röntgenbron en dus ook van het voorwerp waarmee de botsing plaatsvond. De botsing zal dan ook geen schade aanrichten en een aparte inrichting om botsingen te voorkomen is bij het röntgenonderzoekapparaat volgens de uitvinding niet nodig.
De grootte van de langs de verbindingslijn gericht component van de kracht die bij de botsing ontstaat hangt onder meer af van de hoek tussen de verbindingslijn en het genoemde gedeelte van het buitenoppervlak. Bij verder gelijke omstandigheden is deze component groter naarmate de genoemde hoek groter is.
Een voorkeursuitvoeringsvorm van het apparaat volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de behuizing van de röntgendetector aan zijn naar de röntgenbron toegekeerde einde ongeveer de vorm heeft van een afgeknotte kegel. Bij deze uitvoeringsvorm is het voor het effect van het schuin staande gedeelte van het buitenoppervlak niet van belang, op welk punt van de behuizing de botsing precies plaatsvindt.
In de meeste gevallen zal het bedienend personeel aandrijfmiddelen die een relatieve beweging van de drager ten opzichte van een te onderzoeken object veroorzaken, stoppen zodra een botsing plaatsvindt. In uitzonderlijke gevallen waar dit niet gebeurt, zou de botsing alsnog schade kunnen veroorzaken wanneer de röntgendetector zijn eindpositie aan het tweede uiteinde van de drager bereikt. In dat geval kan de röntgendetector immers niet verder achteruit wijken.
Om ook in die gevallen mogelijke schade te voorkomen, heeft een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van het apparaat volgens de uitvinding het kenmerk, dat een detectie-element aanwezig is dat is ingericht om, wanneer de röntgendetector zich op een maximale afstand van de röntgenbron bevindt, een signaal af te geven dat de aandrijfmiddelen uitschakelt gedurende de periode dat een van de röntgenbron af gerichte krachtcomponent in de richting van de verbindingslijn werkzaam is op de röntgendetector.
Deze en andere aspecten van de uitvinding zullen nader worden toegelicht aan de hand van de tekening.
Figuur 1 toont een zijaanzicht van een uitvoeringsvoorbeeld van een
<Desc/Clms Page number 4>
röntgenonderzoekapparaat volgens de uitvinding,
Figuur 2 toont een mogelijke uitvoeringsvorm van een deel van het in Fig.
1 getoonde apparaat, en
Figuur 3 toont een verder detail.
Figuur 1 toont een röntgenonderzoekapparaat bevattend een frame met een verticale kolom 1 en een arm 3 waaraan via een houder 5 een drager 7 is bevestigd. In dit uitvoeringsvoorbeeld heeft de drager 7 de vorm van een C-arm met een eerste uiteinde waaraan een röntgenbron 9 bevestigd is en een tweede uiteinde waaraan een röntgendetector 11 bevestigd is. Anders gevormde dragers, bijvoorbeeld een U-vormige arm, zijn uiteraard ook mogelijk. De röntgendetector 11 bevat een (gestippeld getekende) röntgenbeeldversterkerbuis 12 die is ondergebracht in een behuizing 13. Een te onderzoeken object, bijvoorbeeld een patiënt (niet getekend) kan op een tafel 15 tussen de röntgenbron 9 en de röntgendetector 11 worden geplaatst. Met een motor 17 is een framedeel 19, dat de arm 3 draagt, in verticale richting langs de kolom 1 verplaatsbaar.
De kolom 1 is door middel van een motor 21 in horizontale richting verplaatsbaar langs rails die in een plafond 23 en een vloer 25 gelegen zijn. De houder 5, waarin de C-boog 7 bevestigd is en waarin deze onder aandrijving van een motor 27 in de omtreksrichting van de C-boog verplaatsbaar is, roteert bij aandrijving van een motor 29 om een as A. De verplaatsing van de C-boog 7 in de omtreksrichting is met de dubbele pijl B aangegeven. De tafel 15 is voorzien van een tafelblad 31 dat in horizontale richting verplaatsbaar is door middel van een motor 33 en in verticale richting door een motor 35. De genoemde motoren, die aandrijfmiddelen voor de drager 7 en de tafel 15 vormen, worden bestuurd door een besturingseenheid 37 die een computer bevat voor het afgeven van besturingssignalen.
Door bediening van knoppen van een bedieningseenheid 39, die op bekende wijze aan de tafel 15 is bevestigd, kunnen door de gebruiker van het röntgenonderzoekapparaat via een interface 41 commando's aan de besturingseenheid 37 worden toegevoerd. In afhankelijkheid van deze commando's voert de besturingseenheid 37 besturingssignalen toe aan een bepaalde motor, aan de röntgenbron 9 of aan de röntgendetector 11.
De röntgenbron 9 en de röntgendetector 11 zijn zodanig tegenover elkaar geplaatst dat een centrale straal van een door de röntgenbron uitgezonden bundel
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
röntgenstraling ongeveer samenvalt met de verbindingslijn C tussen de röntgenbron en de röntgendetector. De as A en de verbindingslijn C snijden elkaar in een punt 43 dat als isocentrum wordt aangeduid. Een in het isocentrum 43 geplaatst deel van een op de tafel 15 liggende patient wordt door een van de röntgenbron 9 uitgaande bundel röntgenstraling altijd op dezelfde plaats op een uitgangsbeeldscherm van de röntgenbeeldversterkerbuis 12 afgebeeld. De gevormde afbeelding kan bekeken worden met behulp van een monitor 45.
Tot zover is het beschreven röntgenonderzoekapparaat op zichzelf bekend.
De uitvinding kan ook toegepast worden in andere, op zichzelf bekende röntgenonderzoekapparaten, waarbij bijvoorbeeld een frame van een andere constructie aanwezig is of beweegbare delen op een andere wijze aangedreven worden.
Figuur 2 toont meer in detail een mogelijk uitvoeringsvooorbeeld van de drager 7 waaraan de röntgenbron 9 en de röntgendetector 11 bevestigd zijn. De drager 7 is aan weerszijden voorzien van sleuven 47 (waarvan er in de figuur slechts een zichtbaar is) waarin zieh lagerwielen 49 bevinden die de beweegbaarheid van de drager volgens de dubbele pijl B mogelijk maken. De röntgendetector 11 zet een röntgenbeeld van een tussen de röntgenbron 9 en de röntgendetector geplaatst object om in een optisch beeld dat met een videocamera 51 kan worden gedetecteerd en door de monitor 45 (Fig. 1) kan worden weergegeven. De röntgendetector 11 heeft een zwaartepunt in een positie 53 en een contragewicht 55 heeft een zwaartepunt in een positie 57.
Een beweging van de röntgendetector 11 evenwijdig met de verbindingslijn C wordt door wielen 59 geleid en door overbrengingsmiddelen 61 in tegengestelde richting op het contragewicht 55 overgebracht. De beweging van het contragewicht 55 wordt door wielen 63 geleid. Wanneer de röntgendetector 11 bijvoorbeeld met behulp van een daaraan bevestigde handgreep 65 in de richting van de pijl D bewogen wordt, beweegt het aan de röntgendetector gekoppelde contragewicht 55 in de richting van de pijl E.
Hierdoor blijft het gezamenlijke zwaartepunt van de röntgendetector 11 en het contragewicht 55 in een positie 67. De verschuiving van het zwaartepunt van de röntgendetector 11 wordt dus gecompenseerd door de verschuiving van het zwaartepunt van het contragewicht 55. Voor het bewegen van de röntgendetector 11 in de richting van de verbindingslijn C is dan ook slechts een in verhouding tot de massa van de röntgendetector zeer geringe kracht in de richting van die verbindingslijn nodig.
Figuur 3 toont een schematische weergave van een mogelijke
<Desc/Clms Page number 6>
uitvoeringsvorm van de koppeling tussen de bewegingen van de röntgendetector 11 en het contragewicht 55 die in deze figuur eenvoudigheidshalve als blokken zijn weergegeven. De overbrengingsmiddelen 61 worden hier gevormd door een drijfriem of ketting 69 die in een gesloten lus om een tweetal eventueel getande geleidewielen 71 loopt. Aan de drijfriem of ketting 69 zijn zowel de röntgendetector 11 als het contragewicht 55 verbonden zodat de beweging van de röntgendetector in tegengestelde richting wordt overgebracht op het contragewicht.
Zoals in figuur 2 duidelijk te zien is, heeft de behuizing 13 van de röntgendetector 11 aan zijn naar de röntgenbron 9 toegekeerde einde ongeveer de vorm van een afgeknotte kegel. Het nabij dit einde gelegen gedeelte 73 van het buitenoppervlak van de behuizing 13 sluit met de verbindingslijn C een hoek a van bijvoorbeeld 30 in, zodanig dat de afstand van dit gedeelte van het buitenoppervlak tot de verbindingslijn toeneemt met toenemende afstand tot de röntgenbron 9.
Wanneer de röntgendetector 11 in een betrekkelijk lage stand staat (dat wil zeggen betrekkelijk dicht bij de röntgenbron 9), zoals getekend in figuur 2, en wanneer in deze stand door middel van een van de genoemde aandrijfmotoren de tafel 15 en de drager 7 in bijvoorbeeld horizontale richting ten opzichte van elkaar worden verplaatst, kan het gebeuren dat een op de tafel liggende patiënt in aanraking komt met de röntgendetector. Daarbij zal in nagenoeg alle gevallen het nabij de röntgenbron 9 gelegen gedeelte 73 van het buitenoppervlak van de behuizing 13 in aanraking komen met de patiënt. Dank zij de schuine stand van dit gedeelte van het buitenoppervlak zal de kracht die bij deze botsing vrijkomt altijd een van de röntgenbron 9 afgekeerde component hebben in de richting van de verbindingslijn C.
Daardoor zal de röntgendetector 11 in de richting van de pijl D bewogen worden zodat hij zich van de patient verwijdert. De botsing heeft dan ook geen nadelige gevolgen voor de patient of voor de röntgendetector 11.
In het beschreven uitvoeringsvoorbeeld heeft het nabij de röntgenbron 9 gelegen gedeelte 73 van het buitenoppervlak van de behuizing 13 de vorm van een afgeknotte kegel. Dank zij deze vorm leidt elke beweging met een horizontale component bij een botsing tot een beweging van de röntgendetector 11 in de richting van de pijl D. Indien het röntgenonderzoekapparaat zo is ingericht dat een beweging van de röntgendetector 11 ten opzichte van de tafel 15 slechts in een richting kan plaatsvinden, bijvoorbeeld evenwijdig met de as A, is het voldoende dat slechts de in
EMI6.1
die richting wijzende vlakken van het desbetreffende gedeelte van het buitenoppervlak 0
<Desc/Clms Page number 7>
van de behuizing 13 een hoek 01. insluiten met de verbindingslijn C.
In figuur 2 zijn dit de vlakken die ongeveer loodrecht op het vlak van tekening staan. De overige vlakken kunnen evenwijdig zijn met de verbindingslijn C. Voorts moet worden opgemerkt dat de genoemde waarde van de hoek a (30 ) betrekkelijk willekeurig gekozen is. In het algemeen geldt dat de krachtcomponent in de richting van de verbindingslijn C groter is naarmate de waarde van de hoek groter is. Andere waarden dan de genoemde, bijvoorbeeld 45 of 60 , kunnen dus in veel gevallen beter voldoen.
De beweging van de röntgendetector 11 in de richting van de pijl D is begrensd door een (niet getekende) aanslag. Deze aanslag definieert een uiterste stand van de röntgendetector 11, die in figuur 2 met streep-stiplijnen is getekend en met 11'is aangegeven. Indien een botsing tussen de röntgendetector 11 en een te onderzoeken object plaatsvindt terwijl de röntgendetector 11 zich in de uiterste stand bevindt, of indien de röntgendetector als gevolg van zo'n botsing in de uiterste stand terecht komt zonder dat het bedienend personeel de aandrijfmotoren uitschakelt, kan de botsing alsnog schadelijke gevolgen hebben. Om dit te voorkomen is bij voorkeur nabij het tweede uiteinde van de drager 7 een detectie-element 75 aanwezig dat in figuur 3 schematisch aangegeven is.
Het detectie-element 75 kan bijvoorbeeld gevormd worden door een schakelaar of een op zichzelf bekende optische of magnetische sensor. Het detectie-element 75 is door middel van een leiding 77 verbonden met de besturingseenheid 37 (figuur 1). Wanneer de röntgendetector 11 zich in de uiterste stand bevindt (op maximale afstand van de röntgenbron 9), geeft het detectie-element 75 aan de besturingseenheid 37 een signaal af dat de aandrijfmotoren uitschakelt gedurende de periode dat een krachtcomponent in de richting van de verbindingslijn C werkzaam is als gevolg van een botsing met een object.