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Die Erfindung betrifft eine Lagerungsvorrichtung für ein medizinisches Untersuchungs- und Therapiegerät.
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Bei einem bildgebenden medizinischen Diagnosegerät, beispielsweise einem Magnetresonanzgerät, dient eine verfahrbare Lagerungsvorrichtung des Geräts für ein Untersuchungsobjekt, beispielsweise für einen Patienten, dazu, den Patienten darauf zu lagern und ihn in ein Abbildungsvolumen des Geräts einzubringen. Dabei sind komfortable Ausführungsformen der Lagerungsvorrichtung höhenverstellbar ausgebildet, die dem Patienten ein Aufsteigen auf die Lagerungsvorrichtung in niedriger Höhe ermöglichen, was insbesondere bei einer Umlagerung des Patienten aus einem Rollstuhl von Vorteil ist. Nach dem Aufsteigen und Lagern des Patienten wird die Lagerungsvorrichtung motorisch in eine vertikale Endposition angehoben, aus der dann ein Liegenbrett der Lagerungsvorrichtung, auf dem der Patient liegt, durch eine horizontale Bewegung in das Gerät hinein verfahren wird. Dabei gleitet in einer Ausführungsform das Liegenbrett in einem Führungsrahmen der Lagerungsvorrichtung und stützt sich auf eine im Untersuchungsraum des Geräts angebrachte Führungsvorrichtung, beispielsweise auf Schienen einer Innenverkleidung des Magnetresonanzgeräts ab. Der Vorschub der horizontalen Bewegung geschieht dabei über einen Antrieb, der innerhalb des Führungsrahmens direkt auf das Liegenbrett wirkt. Dabei lässt sich das Liegenbrett bei vorausgehend beschriebener Anordnung so weit aus dem Führungsrahmen herausfahren, wie ein sicherer Kraftschluss der Antriebseinheit mit dem Liegenbrett gewährleistet werden kann.
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Unter der Voraussetzung, dass das Liegenbrett über eine hinreichend große Eigenstabilität verfügt, kann das Liegenbrett an einer Öffnung des Untersuchungsraums, die derjenigen, von der aus das Liegenbrett eingefahren wird, gegenüberliegt, so weit austreten, dass ein Kippmoment des Lagerungsbretts im Führungsrahmen noch sicher abgefangen wird.
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Bisher stellt eine Auslegung eines im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Magnetresonanzgeräts hinsichtlich seiner Längsausdehnung und einer abbildbaren Länge eines einmal auf der Lagerungsvorrichtung gelagerten Patienten einen Kompromiss zwischen einer möglichst guten Zugänglichkeit zum Untersuchungsraum, einer möglichst geringen Längsausdehnung des Geräts, einem möglichst großen Abbildungsvolumen und den damit einhergehenden Kosten dar. Typischerweise haben vorgenannte Geräte Längen bis zu 1,6 m bei einem Durchmesser eines kugelförmigen Abbildungsvolumens von etwa 0,4 m. Soll unter diesen Voraussetzungen ein einmal auf der Lagerungsvorrichtung gelagerter Patient mit seiner vollen Länge von etwa 2 m abgebildet werden, resultiert eine Mindestlänge des Liegenbretts von 2,7 m, wobei angenommen ist, dass ein Ende des Liegenbretts noch 0,1 m im Führungsrahmen der Lagerungsvorrichtung verbleiben muss.
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Dahingegen liegt die durch die Anatomie des Patienten bedingte Länge des Liegenbretts lediglich in einem Bereich von etwa 2,2 m. Bei Einsatz eines 2,7 m langen Liegenbretts gegenüber einem Liegenbrett mit 2,2 m Länge ergibt sich ein vergrößerter Aufstellungsraum für das Magnetresonanzgerät, der bauseitig vorzuhalten ist und insbesondere durch die vergrößerte HF-Schirmkabine einen erheblichen Kostenfaktor darstellt.
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Darüber hinaus würde ein 2,7 m langes Liegenbrett in einer Ausführung, in der das Liegenbrett von der Lagerungsvorrichtung abnehmbar und beispielsweise auf einen Trolley, der an die Lagerungsvorrichtung ankoppelbar gestaltet ist, übernehmbar ist, eine Manövrierbarkeit des abgekoppelten Trolleys und auch den Transport des Patienten im Krankenhaus erheblich beeinträchtigen. Aus vorgenannten Gründen werden deshalb bisher lediglich Liegenbretter mit ca. 2,2 m Länge eingesetzt und der Nachteil, dass ein einmal darauf gelagerter Patient nicht in seiner gesamten Körperlänge abbildbar ist, in Kauf genommen.
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Aus der
DE 203 04 630 U1 ist eine Liege mit ausfahrbarem Liegenbrett bekannt. Die Liege ist höhenverstellbar und in ein Untersuchungsgerät einfahrbar. Das Liegenbrett ist deutlich länger ausgebildet als ein normaler Mensch groß ist. Hier ergeben sich die bereits erläuterten Nachteile eines vergrößerten Aufstellraums des Untersuchungsgeräts.
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Aus der
US 6 615 428 B1 ist eine Lagerungsvorrichtung für ein medizinisches Untersuchungs- und Therapiegerät bekannt. Die Lagerungsvorrichtung umfasst eine feste Einheit, einen ersten Tisch und einen zweiten Tisch, wobei der erste Tisch gegenüber der festen Einheit verfahrbar ist.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Lagerungsvorrichtung eines Magnetresonanzgeräts zu schaffen, so dass mit einem kurzen Liegenbrett ein einmal darauf gelagerter Patient in seiner gesamten Länge abbildbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Gemäß Anspruch 1 umfasst ein medizinisches Untersuchungs- und Therapiegerät eine Baugruppe einer Lagerungsvorrichtung, beispielsweise eines Magnetresonanzgeräts, wobei die Baugruppe die folgenden Merkmale umfasst:
- - Eine Grundeinheit und eine Lagerungseinheit zum Lagern eines Untersuchungsobjekts, die gegenüber der Grundeinheit in horizontaler Richtung verfahrbar ist,
- - eine zwischen der Grundeinheit und der Lagerungseinheit wirkende Auslegereinheit, die gegen die Grundeinheit und die Lagerungseinheit bewegbar ist und mit der die Lagerungseinheit über die Grundeinheit hinaus verfahrbar ist,
- - wobei die Grundeinheit (52) einen Motor (62) zum Antreiben der transversalen Verschiebung des Liegenbrettes in den und aus dem vom Untersuchungs- oder Therapiegerät definierten Zielbereich umfasst, und
- - die Grundeinheit (52) eine erste Zahnriementransmissionseinheit, beinhaltend ein erstes Antriebszahnrad (104) und einen ersten Zahnriemen (102), und eine zweite Zahnriementransmissionseinheit, beinhaltend ein zweites Antriebszahnrad (204) und einen zweiten Zahnriemen (202), umfasst, und wobei die beiden Zahnriementransmissionseinheiten vom Motor (62) angetrieben werden.
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Das Verfahren über die Grundeinheit hinaus bedeutet, dass z.B. die Lagerungseinheit eine horizontale Ausdehnung einer Führungseinrichtung in der Grundeinheit verlässt. Der Antrieb und eine eingeschränkte Führung erfolgt mit der Auslegereinheit. Durch eine erfindungsgemäße Baugruppe ist bei vorteilhaft kurzer Lagerungseinheit ein einmal auf der Lagerungseinheit gelagerter Patient in seiner gesamten Körperlänge in einen Aufnahmebereich des bildgebenden Untersuchungsgeräts einbringbar und entsprechend abbildbar. Dabei überbrückt die Auslegereinheit die Entfernung zwischen dem Ende der Lagerungseinheit und der Führungseinrichtung der Grundeinheit. Medizinische Untersuchungs- und Therapiegeräte, die eine erfindungsgemäße Lagerungsvorrichtung aufweisen können, sind, neben dem erwähnten bildgebenden Untersuchungsgerät zur Magnetresonanztomographie, Computertomographie- und Ultraschallgeräte, sowie Strahlentherapiegeräte.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der 1 bis 8. Dabei zeigen:
- 1 in perspektivischer Ansicht ein Magnetresonanzgerät mit einem tunnelartigen Patientenaufnahmeraum und mit einer Lagerungsvorrichtung, beinhaltend eine in vertikaler Richtung verfahrbare Baugruppe mit einer in horizontaler Richtung verfahrbaren Lagerungseinheit und einer Grundeinheit,
- 2 als Ausschnitt der 1 in perspektivischer Ansicht die Baugruppe, wobei gegenüber der 1 die Lagerungseinheit vollständig aus dem Patientenaufnahmeraum ausgefahren dargestellt ist,
- 3 ebenfalls als Ausschnitt der 1 in perspektivischer Ansicht die Baugruppe, wobei gegenüber der 1 die Lagerungseinheit vollständig aus dem Patientenaufnahmeraum ausgefahren dargestellt ist, auf der Lagerungseinheit ein Patient gelagert ist und auf der Lagerungseinheit eine lokale Hochfrequenzantenne montiert ist,
- 4 und 5 in perspektivischer Ansicht im Wesentlichen eine in horizontaler Richtung verfahrbare Auslegereinheit der Baugruppe, mittels derer die Lagerungseinheit über eine horizontale Ausdehnung der Grundeinheit hinaus verfahrbar ist,
- 6 als Ausschnitt der 4 und 5 schematisch vereinfacht einen Schlitten der Auslegereinheit sowie eine Antriebseinheit für die Auslegereinheit,
- 7 als prinzipielles Schnittbild des Magnetresonanzgeräts eine Stellung der Auslegereinheit bei maximal aus dem Patientenaufnahmeraum ausgefahrener Lagerungseinheit und
- 8 als prinzipielles Schnittbild des Magnetresonanzgeräts eine Stellung der Auslegereinheit bei maximal in den Patientenaufnahmeraum eingefahrener Lagerungseinheit.
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Zusammenfassend können die eingangserwähnten Nachteile, die mit einem längeren Liegenbrett verbunden sind, vermieden werden, wenn eine erfindungsgemäße Lagerungsvorrichtung zur Abbildung der gesamten Körperlänge verwendet wird. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Liegenbrett eine Grundeinheit im Wesentlichen verlässt. Eine erfindungsgemäße Lagerungsvorrichtung weist beispielhaft folgenden Aufbau auf.
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Die Grundeinheit umfasst:
- - einen Motor zum Antreiben der transversalen Verschiebung des Liegenbrettes in den und aus dem vom Untersuchungs- oder Therapiegerät definierten Zielbereich,
- - Führungsschienen, die ein verkippungsfreies Haltern und Verschieben des Liegenbrettes ermöglichen, solange das Liegenbrett zumindest noch teilweise durch die Grundeinheit gehalten werden kann und
- - gegebenenfalls eine vertikale Hubvorrichtung, zum Anheben und Absenken des Liegenbretts.
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Die Lagerungseinheit umfasst:
- - das Liegenbrett,
- - eine an der Unterseite des Liegenbretts angeordnete Zahnstange und
- - eine Anpressvorrichtung zum Kontakthalten der Zahnstange mit einem Auslegerzahnriemen einer Auslegereinheit.
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Die Auslegereinheit mit einem antriebsseitigen und einem abtriebsseitigen Ende umfasst:
- - einen Teleskopausleger, der das antriebsseitige und das abtriebsseitige Ende miteinander verbindet und ein Verschieben des Liegenbretts über die Grundeinheit hinaus erlaubt,
- - einen antriebsseitig angeordneten Schlitten, der über vom Motor angetriebene Antriebsriemen in Bezug zur Grundeinheit verschiebbar ist und
- - ein in den Schlitten integriertes Differentialgetriebe, das die Bewegung des Antriebsriemens einerseits in eine erste Translationsbewegung des Schlittens und damit der Lagerungseinheit umsetzt und andererseits den Auslegerzahnriemen antreibt, der beidseitig bezahnt ist, abtriebsseitig in die Zahnstange eingreift und eine zweite Translationsbewegung der Lagerungseinheit bewirkt.
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Im Folgenden wird dieser beispielhafte Aufbau anhand der Figuren verdeutlicht.
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Die 1 zeigt in perspektivischer Ansicht ein Magnetresonanzgerät mit einem tunnelartigen Patientenaufnahmeraum 10. Um einen abzubildenden Bereich eines Patienten 1 in ein Abbildungsvolumen 15 des Magnetresonanzgeräts innerhalb des Patientenaufnahmeraums 10 einzubringen, umfasst das Magnetresonanzgerät eine Lagerungsvorrichtung 5, deren in der Höhe verfahrbare Baugruppe durch Schraffur gekennzeichnet ist. Die Baugruppe umfasst dabei eine in horizontaler Richtung verfahrbare Lagerungseinheit 54 und unter anderem für ein Antreiben und Führen der Lagerungseinheit 54 eine entsprechende Grundeinheit 52. In der 1 ist dabei die Lagerungseinheit 54 teilweise in den Patientenaufnahmeraum 10 eingefahren dargestellt.
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Die 2 zeigt als Ausschnitt der 1 ebenfalls in perspektivischer Ansicht die Baugruppe, wobei in der 2 die Lagerungseinheit 54 gegenüber der 1 vollständig aus dem Patientenaufnahmeraum 10 ausgefahren dargestellt ist. In diesem vollständig ausgefahrenen Zustand der Lagerungseinheit 54 kann die Baugruppe abgesenkt werden, um dem Patienten 1 beispielsweise ein leichtes Aufsteigen auf die Lagerungseinheit 54 zu ermöglichen.
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Die 3 zeigt ebenfalls als Ausschnitt der 1 in perspektivischer Ansicht die Baugruppe, wobei gegenüber der 1 die Lagerungseinheit 54 vollständig aus dem Patientenaufnahmeraum 10 ausgefahren ist, auf der Lagerungseinheit 54 der Patient 1 gelagert ist und auf der Lagerungseinheit 54 zur Untersuchung des Kopfes des Patienten 1 eine lokale Hochfrequenzantenne 20 für Kopfaufnahmen montiert ist. Wie aus der 3 ersichtlich, ist für ein Führen und Stützen der Lagerungseinheit 54 innerhalb des Patientenaufnahmeraums 10 im Patientenaufnahmeraum 10 eine schienenartige Führungsvorrichtung 12 ausgebildet.
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Um ein Kippen der Lagerungseinheit 54 im ausgefahrenen Zustand zu verhindern, können beispielsweise oberhalb der Führungsvorrichtung 12 auf der der Grundeinheit 52 zugewandten Seite Führungsrollen angeordnet werden. Dadurch wird die Lagerungseinheit 54 z.B. auch nach dem Verlassen von in der Grundeinheit 52 angeordneten klammernden Führungsschienen bei Belastung des von der Grundeinheit 52 entfernten Endes der Lagerungseinheit 54 kippsicher gehaltert.
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Die 4 und 5 zeigen als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in perspektivischer Ansicht eine in horizontaler Richtung verfahrbare Auslegereinheit, mittels derer die Lagerungseinheit 54 über eine horizontale Ausdehnung der Grundeinheit 52 hinaus verfahrbar ist. Dabei ist die 4 als klassische Konstruktionszeichnung gehalten, wohingegen in der 5 zum besseren Verständnis der Funktionsweise ein Ausleger 76 der Auslegereinheit nur durch eine Seitenwand 76A dargestellt ist.
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In der Grundeinheit 52 ist ein Antrieb für die Verschiebung der Lagerungseinheit 54 enthalten. Dieser bewirkt einerseits eine Verschiebung der Auslegereinheit 70, welche mit einer Verschiebung der mit ihr verbundenen Lagerungseinheit 54 korreliert, und andererseits treibt er eine Antriebseinheit der Auslegereinheit 70 an, welche ihrerseits eine weitere Verschiebung der Lagerungseinheit 54 bezüglich der Auslegereinheit 70 bewirkt.
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Diese beiden Verschiebmechanismen lassen sich mit einem einzigen innerhalb der Grundeinheit 52 angeordneten und mit ihr fest verbundenen Motor 62 antreiben. Der Motor 62 weist eine Motorwelle 64 auf, auf der ein erstes Antriebszahnrad 104 für einen ersten Zahnriemen 102 und ein zweites Antriebszahnrad 204 für einen zweiten Zahnriemen 202 befestigt sind. In dieser Ausführungsform bewirkt somit ein einziger Motor 62 vorteilhaft ein gleichzeitiges Verschieben der Auslegereinheit 70 bezüglich der Grundeinheit 52 und der Lagerungseinheit 54 bezüglich der Auslegereinheit 70. In Hinblick auf seine Wirkung auf beispielsweise ein Magnetfeld des Magnetresonanzgeräts ist somit vorteilhaft auch nur der eine Motor 62 zu kompensieren. Des Weiteren sind zwei bezüglich der Grundeinheit 52 drehbar gelagerte Umlenkzahnräder 68 und 69 dem Antrieb zugehörig zum Führen der Zahnriemen 102 und 202 vorgesehen.
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Im Folgenden wird zuerst auf das Verschieben der Auslegereinheit 70 bezüglich der Grundeinheit 52 und dann auf das Verschieben der Lagerungseinheit 54 bezüglich der Auslegereinheit 70 eingegangen.
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Die Auslegereinheit 70 umfasst einen innerhalb der Grundeinheit 52 horizontal verfahrbaren Schlitten 72, an dem der Ausleger 76 befestigt ist. Ein Verfahren des Schlittens 72 erfolgt durch die beiden Zahnriemen 102 und 202. Dazu ist in dem Schlitten 72 eine Schlittenwelle 74 gelagert, auf der ein erstes Umsetzzahnrad 106 befestigt ist, auf das der erste Zahnriemen 102 einwirkt und auf der ein zweites Umsetzzahnrad 206 befestigt ist, auf das der zweite Zahnriemen 202 einwirkt. Des Weiteren umfasst die Auslegereinheit zum Führen der Zahnriemen 102 und 202 mehrere drehbar gelagerte Andruckzahnräder 78. Wirken die beiden Zahnriemen 102 und 202 in gegenläufiger Drehrichtung auf die Schlittenwelle 74 ein und bewirkten auf welche Art auch immer (unterschiedlich große Zahnräder, unterschiedliche Bezahnung) unterschiedlich starke Rotationen, so bewegt sich der Schlitten transversal, um die verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten auszugleichen.
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Die 6 zeigt dazu als Ausschnitt der 4 und 5 schematisch vereinfacht den Schlitten 72 mit den Zahnrädern 106, 206 und 78 sowie Teile des Antriebs mit den Zahnrädern 104, 204, 68 und 69 und den Zahnriemen 102 und 202.
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In dem Falle, dass die beiden Umsetzzahnräder 106 und 206 gleich wären und die beiden Zahnriemen 102 und 202 eine gleiche Geschwindigkeit aufweisen würden, würde sich der Schlitten 72 nicht bewegen. Ein Verfahren des Schlittens 72 wird durch eine oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Maßnahmen erreicht:
- - Die beiden Antriebszahnräder 104 und 204 sind insbesondere durch ihre Größe derart gestaltet, dass sie eine unterschiedliche Geschwindigkeit der Zahnriemen 102 und 202 bewirken.
- - Die beiden Umsetzzahnräder 106 und 206 sind insbesondere hinsichtlich ihrer Größe unterschiedlich gestaltet.
- - Die beiden Zahnriemen 102 und 202 weisen eine unterschiedliche Zahnteilung auf.
- - Wenigstens einer der Zahnriemen 102 und 202 weist auf Vorder- und Rückseite eine unterschiedliche Zahnteilung auf.
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Bei gleichen Umsetzzahnrädern 106 und 206 ergibt sich die Geschwindigkeit des Schlittens 72 als die Hälfte einer Differenzgeschwindigkeit der beiden Zahnriemen 102 und 202.
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Eine Verschiebung der Lagerungseinheit 54 bezüglich der Auslegereinheit 70 wird folgendermaßen erreicht. Auf der Schlittenwelle 74 ist ein weiteres Antriebszahnrad 84 befestigt, das über einen weiteren Zahnriemen 82 die Drehbewegung der Schlittenwelle 74 an ein dem Schlitten 72 gegenüberliegendes Ende des Auslegers 76 überträgt. Eine Umlenkung des Zahnriemens 82 erfolgt im Ausleger 76 mittels der Umlenkzahnräder 88. Der Zahnriemen 82 besitzt auf beiden Seiten eine Zahnteilung. Am Ende des Auslegers 76 wird mithilfe des Zahnriemens 82 die Drehbewegung in eine Verfahrbewegung der Lagerungseinheit 54 umgesetzt. Dazu greift der Zahnriemen 82 mit der auf seiner Außenseite liegenden Zahnteilung in eine Zahnstange, die beispielsweise an einer Unterseite der Lagerungseinheit 54 angeordnet ist. Eine Andruckvorrichtung hält beispielsweise Zahnstange und Zahnriemen 82 zusammen.
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Die vorausgehend beschriebene Ausbildung ermöglicht dabei ein Verfahren der Lagerungseinheit 54 über eine horizontale Ausdehnung der Grundeinheit 52 hinaus, wobei die Auslegereinheit die Entfernung zwischen dem Ende der Lagerungseinheit 54 und eines Führungsrahmens der Grundeinheit 52 überbrückt und die notwendige Energie zum Verfahren der Lagerungseinheit 54 vom Motor 62 abnimmt und den beiden Verschiebmechanismen zuführt. Dadurch werden unter anderem mit einer vergleichsweise kurzen Lagerungseinheit 54 Ganzkörperaufnahmen von dem einmal auf der Lagerungseinheit 54 gelagerten Patienten 1 ermöglicht.
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Das weitere Antriebszahnrad 84 und/oder der weitere Zahnriemen 82 sind dabei derart gestaltet, dass die Auslegereinheit bei maximal in den Patientenaufnahmeraum 10 eingefahrener Lagerungseinheit 54 in ausreichender Weise nachgeführt ist und andererseits bei aus dem Patientenaufnahmeraum 10 vollständig ausgefahrener Lagerungseinheit 54 die Auslegereinheit vollständig in der Grundeinheit 52 eingezogen ist, damit ein Absenken der Baugruppe möglich ist. Die 7 zeigt dazu als prinzipielles Schnittbild die Stellung der Auslegereinheit 70 bei maximal aus dem Patientenaufnahmeraum 10 ausgefahrener Lagerungseinheit 54 und die 8 die Stellung der Auslegereinheit 70 bei maximal in den Patientenaufnahmeraum 10 eingefahrener Lagerungseinheit 54.
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In einer Ausführungsform ist dabei die schienenartige Führungsvorrichtung 12 innerhalb des Patientenaufnahmeraums 10 in Verbindung mit der Lagerungseinheit 54, beispielsweise durch den schon erwähnten Einsatz von oberhalb der Führungsvorrichtung 12 angeordneten Rollen, derart gestaltet, dass die Lagerungseinheit 54 gegen ein Kippen um eine, zur Verfahrrichtung senkrechte, horizontale Achse gesichert ist. Dadurch muss die Auslegereinheit 70 im Wesentlichen nur die Antriebsenergie für ein Verfahren der Lagerungseinheit 54 übertragen und keine Haltekräfte gegen besagtes Kippen der Lagerungseinheit 54 aufnehmen, so dass die Auslegereinheit 70, insbesondere deren in den Patientenaufnahmeraum 10 hinein verfahrbaren Teile, leicht durch gut magnetresonanzkompatible Komponenten in Kunststofftechnik realisierbar sind.
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In einer anderen Ausführungsform ist zum Verhindern besagten Kippens die schienenartige Führungsvorrichtung 12 einfach über den Patientenaufnahmeraum 10 hinaus verlängert. In wiederum einer anderen Ausführungsform werden besagte Haltekräfte gegen besagtes Kippen durch die Auslegereinheit erbracht, wobei sie unter Beibehaltung der Magnetresonanzkompatibilität entsprechend tragfähig ausgebildet ist.
