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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ortung
des Isozentrums eines C-Bogens, insbesondere eines Röntgen-C-Bogens in
einem Lithotripsiesystem.
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C-Bögen finden
in vielen Bereichen der Technik Einsatz, wo Orbitalbewegungen um
ein Isozentrum zu realisieren sind. Vor allem in der Medizintechnik
haben sich an C-Bögen
montierte, orbital verschwenkbare Röntgensysteme durchgesetzt.
Eine wichtige Verwendung derartiger Röntgen-C-Bögen ist deren Einsatz in einem
Lithotripsiesystem.
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Bei
der Lithotripsie wird mit Hilfe einer Ultraschallstoßwelle ein
sich in einem Patienten befindender Stein, z. B. ein Blasenstein,
zertrümmert.
Ein derartiger Stein hat einen mittleren Durchmesser von 8 bis 9
mm. Der Stoßwellenfokus
der Ultraschallstoßwelle
ist etwa zigarrenförmig,
ca. 8 bis 10 cm lang und weist einen Durchmesser von ca. 8 bis 10
mm auf. Die Steinortung sowie die Justierung bzw. Fokussierung der
Stosswelle auf den Stein erfolgt unter Röntgen- oder alternativ oder
zusätzlich
unter Ultraschallkontrolle. In einem Lithotripsiesystem müssen deshalb
während
der Lithotripsie der Zentralstrahl des Röntgensystems und der Stoßwellenfokus
immer im Isozentrum der Anordnung liegen, wo auch – mit Hilfe
eines verfahrbaren Patiententisches – der Stein exakt zu platzieren
ist. Die Genauigkeitsanforderung der isozentrischen Ausrichtung
sämtlicher Komponenten
des Lithotripsiesystems beträgt
am Isozentrum ca. 4 mm, um sicherzustellen, dass der Stein von der
Stoßwelle
möglichst
zentral getroffen wird. Nur so ist eine effektive Lithotripsie möglich.
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Bei
verschiedenen Gelegenheiten muss eine Justierung des Gesamtsystems
vorgenommen werden. Dies ist z. B. beim Erstzu sammenbau des Systems
im Werk, vor dessen Inbetriebnahme am Einsatzort oder nach einem
Komponententausch an einer bestehenden Anlage notwendig. Bei einer
derartigen Justierung ist der Röntgenzentralstrahl
so einzustellen, dass dieser für
verschiedene Verfahrpositionen des C-Bogens im Rahmen der erlaubten,
oben genannten Toleranzen, durch das Isozentrum bzw. den das Isozentrum
umgebenden Toleranzbereich tritt. Speziell bei den oben genannten
Lithotripsiesystemen muss anschließend noch der Stosswellenkopf für seine
verschiedenen Verfahrpositionen derart justiert werden, dass sein
Stosswellenfokus ebenfalls innerhalb des Toleranzbereiches um das
Isozentrum liegt. Auch die restlichen Komponenten eines Systems,
wie die Positionierungseinrichtung des Patiententisches usw., müssen auf
das Isozentrum ausgerichtet werden.
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Da
es sich beim Isozentrum um einen gedachten Punkt im Raum handelt,
welcher nicht körperlich
durch ein Anlagenteil repräsentiert
ist, ist es für
einen Servicetechniker, der die Justierung vornimmt, schwierig,
diese anhand eines nur gedachten Raumpunktes durchzuführen. Es
ist deshalb üblich, das
Isozentrum zu manifestieren. Dies geschieht z. B. durch einen Körper, z.B.
eine Metallkugel, die mit Hilfe eines Stativs so fixiert wird, dass
sie sich am Ort des Isozentrums der C-Bogenbewegung befindet. Auch
kann hierzu z.B. ein Fokusphantom, welches direkt am Stoßwellenkopf
befestigt wird, benutzt werden. Auch dieses fixiert einen entsprechenden
Körper,
z.B. ebenfalls eine Metallkugel, an einem entsprechenden Raumpunkt.
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Die
Bestimmung des Ortes des Isozentrums, um den Körper zu platzieren, wird hierbei
z.B. mit Hilfe von Längenmessmitteln,
wie Linealen, realisiert. Dieses Vorgehen ist kompliziert, zeitaufwendig
und ungenau, da z. B. von den Kreistangenten an den C-Bogen bzw.
dessen kreisförmiger
Führung,
eine Senkrechte gebildet und diese wiederum vermessen werden muss.
Bei einer anderen bekannten Lösung wird
das Isozentrum durch aufwändige
Sensoren und PCs mit Hilfe einer Messtechnik ähn lich dem Global Positioning
System (GPS) geortet. Diese Lösung
ist wegen des hohen Geräteaufwandes
teuer und aufwendig.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Ortung des Isozentrums eines C-Bogens zu verbessern.
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Die
Aufgabe wird bezüglich
der Vorrichtung gelöst
durch eine Vorrichtung zur Ortung des Isozentrums eines C-Bogens,
insbesondere eines Röntgen-C-Bogens
in einem Lithotripsiesystem, mit einem im Bereich des Isozentrums
platzierbaren Reflektor, und mit einer entlang des C-Bogens orbital geführten und
verschiebbaren Lichtquelle, wobei von der Lichtquelle ein radial
nach inneren gerichteter, am Reflektor einen Lichtpunkt erzeugender
Lichtstrahl aussendbar ist.
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Da
der von der Lichtquelle erzeugte Lichtstrahl bezüglich des C-Bogens radial nach
innen gerichtet ist, wird dieser also in Richtung zum Isozentrum
hin ausgesandt. Da die Lichtquelle darüber hinaus orbital am C-Bogen
geführt
und verschiebbar ist, ist von ihr auch von anderen Umfangspositionen
am C-Bogen aus jeweils ein radial nach innen gerichteter Lichtstrahl
aussendbar. Sämtliche,
so von verschiedenen Umfangspositionen des C-Bogens ausgesandten
Lichtstrahlen durchstoßen
also das Isozentrum. In der Regel wird kein C-Bogen exakt isozentrisch
sein, so dass sich kein einzelner Schnittpunkt für verschiedene Lichtstrahlen
ergibt, sondern alle Lichtstrahlen werden einen bestimmten, kleinen
Toleranzbereich bzw. ein Toleranzvolumen in der Umgebung des Isozentrums
durchdringen. Das Toleranzvolumen könnte hierbei z.B. eine Kugel
mit Durchmesser der oben erwähnten
4 mm sein. Im folgenden ist immer auch das Toleranzvolumen gemeint,
wenn vom Isozentrum die Rede ist.
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Alle
Lichtstrahlen besitzen im Isozentrum und nur dort also einen gedachten
Kreuzungspunkt. „Gedacht" ist der Kreuzungspunkt
deshalb bezeichnet, da nicht zwingenderweise mindestens zwei Lichtstrahlen
zur selben Zeit ausgesendet werden, und sich diese somit nicht zwingenderweise
tatsächlich
schneiden bzw. kreuzen. Die Verlaufsbahnen der Lichtstrahlen jedoch
kreuzen bzw. schneiden sich. Der restliche Verlauf außerhalb
des Kreuzungs- bzw. Schnittpunktes der Lichtstrahlen ist jeweils
verschieden voneinander. Mit anderen Worten ist das Isozentrum der
einzige Punkt im Raum, welchen sämtliche Lichtstrahlen,
die von verschiedenen Orbital- bzw. Umfangspositionen ausgesendet
werden, durchstoßen.
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Als
Reflektor eignet sich jeder Körper,
an dem das Auftreffen des Lichtstrahles durch einen Lichtpunkt sichtbar
ist, z. B. ein vom Lichtstrahl beleuchtbarer massiver Körper, aber
auch eine Blende, an der ein Lichtpunkt im Zentrum verschwindet,
wenn der Lichtstrahl durch die Blende tritt und ein Lichtpunkt nur
entsteht, sobald der Lichtstrahl nicht die zentrale Blendenöffnung trifft,
sondern deren Umgebungsbereich. Geeignet sind also sämtliche
Körper, welche
in Verbindung mit einem Lichtstrahl Ortsinformationen über das
Auftreffen des Lichtstrahls am Reflektor liefern. Im folgenden soll
von einem massiven Reflektor, also ohne Blende ausgegangen werden.
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Da
der Reflektor im Bereich des Isozentrums platzierbar ist, wobei
der genaue Ort des Isozentrums zunächst noch unbekannt ist, kann
der Reflektor mit Hilfe eines einzigen Lichtstrahles, also für eine bestimmte
Orbitalposition der Lichtquelle, und des von diesem erzeugten Lichtpunktes
so justiert werden, dass er auf der durch den Lichtstrahl beschriebenen, bezüglich Isozentrum
und C-Bogen radial verlaufenden Geraden zu liegen kommt. Durch die
anschließende
Auswertung anderer Lichtpunkte von anderen Lichtstrahlen, die von
anderen Umfangspositionen ausgesendet werden, kann der Reflektor
durch sukzessives Verschieben so platziert werden, dass er im Isozentrum
zu liegen kommt. Dort und nur dort wird er nämlich von sämtlichen, von verschiedenen
Umfangspositionen des C-Bogens ausgesandten Lichtstrahlen getroffen
und an ihm jeweils ein Lichtpunkt erzeugt.
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Wird
also die Lichtquelle von einer ersten zu einer anderen Umfangsposition
des C-Bogens verbracht, erlischt der erste Lichtstrahl und vom neuen Ort
der Lichtquelle wird ein zweiter Lichtstrahl in radialer Richtung
des C-Bogens ausgesandt. Der zweite Lichtstrahl trifft den Reflektor
nur dann, wenn er am gedachten Schnittpunkt beider Lichtstrahlen
liegt, wobei dieser Punkt dann dem Isozentrum entspricht. Ansonsten
ist der Reflektor von neuem zunächst
unbeleuchtet und muss wiederum so lange verschoben werden, bis er
vom neuen Lichtstrahl getroffen wird.
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Sowohl
aus den einfachen Gesetzen der Strahlenoptik bzw. der simplen Geometrie
bezüglich zweier
sich schneidender Geraden im Raum und der Beobachtung des Lichtpunktes
am Reflektor ist es so in einfacher und schneller Weise für einen
Servicetechniker möglich,
den Reflektor so zu platzieren, dass der Ort des Isozentrums durch
den dort ortsfixierten Reflektor angezeigt ist.
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Hierbei
ist gleichgültig,
in welcher Art und Weise die Lichtquelle am C-Bogen orbital geführt und verschiebbar
ist. Die Lichtquelle kann z. B. am C-Bogen fest angebracht, angeklemmt
oder angeklebt sein und für
verschiedene Orbitalpositionen zusammen mit dem C-Bogen verfahren
werden.
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Mit
der Vorrichtung ist es nicht nur möglich das Isozentrum eines
C-Bogens zu orten, sondern auch dessen prinzipielle Koaxialität bzw. exakte
Orbitalführung
zu überprüfen. Lässt sich
nämlich
keine Position für
den Reflektor finden, an welchem Lichtstrahlen aus verschiedenen
Umfangspositionen sich an einem einzigen Punkt schneiden bzw. stets
das oben erwähnte
erlaubte Toleranzvolumen durchdringen, ist die Koaxialität des C-Bogens
nicht gegeben, d.h. der C-Bogen besitzt überhaupt kein Isozentrum bzw.
der Toleranzbereich des Isozentrums ist zu groß.
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So
kann z.B. bereits vor oder beim Zusammenbau einer Lithotripsieanlage
ein geeigneter C-Bogen aus einem Vorrat selektiert werden, dessen Toleranzlage
besonders gut für
die gesamte Anlage geeignet, besonders klein oder dergleichen ist.
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Auf
Grund der Anpassung der Dimensionen von Lichtstrahl und Reflektor
kann also mit Hilfe der Vorrichtung auch der Toleranzbereich des
Isozentrums ermittelt bzw. überprüft werden,
indem die Abstände
der einzelnen, von verschiedenen Lichtstrahlen erzeugten Lichtpunkte
am Reflektor überprüft werden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist einfach und kostengünstig
in hinreichender Präzision herstellbar,
benötigt
keinerlei externe Energiezufuhr, da die Energie zur Erzeugung des
Lichtstrahles aus einer Batterie oder einem Akkumulator entnommen werden
kann und benötiget
keinerlei motorischen Antrieb oder ähnliches, da sie händisch am
C-Bogen ansetzbar oder verschiebbar ist. Der Reflektor ist ebenfalls
einfach und kostengünstig
aus Standardbauteilen, wie z.B. einer Metallkugel als Reflektor
und einem stabilen Stativ zur Ortsfixierung der Metallkugel an einem
Raumpunkt, aufbaubar.
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Üblicherweise
weist der C-Bogen eine Führung
zu seiner Orbitalverschwenkung auf. Die Vorrichtung kann dann einen
in die Führung
einsetzbaren, die Lichtquelle tragenden Schlitten aufweisen. Die
Führung,
auf welcher der C-Bogen orbital verschwenkt wird, wird somit durch
den Schlitten zweifach mitbenutzt, nämlich zum einen zur Orbitalführung des
Schlittens, um die Lichtquelle zwischen verschiedenen Orbitalpositionen
am C-Bogen zu verschieben und zum anderen gleichzeitig zur Ausrichtung
des Schlittens derart, dass der von der Lichtquelle ausgesandte
Lichtstrahl tatsächlich
radial nach innen zum Isozentrum hin gerichtet ist. Die entsprechenden
Führungen
am C-Bogen sind hierzu genau genug gearbeitet, da an ihnen der gesamte C-Bogen
verschwenkt wird. Deshalb sind die Führungen auch üblicherweise
kreisbogenförmig
ausgebildet. Wird der Schlitten in die Führung eingesetzt, übernimmt
die Führung
zumindest die Justierung des Lichtstrahls in Radialrichtung, der
Schlitten und mit ihm die Lichtquelle kann dann mit dem C-Bogen
zusammen orbital verschwenkt werden.
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Ist
der Schlitten mit Gleitlagern ö.ä. ausgerüstet, kann
er alternativ oder zusätzlich,
ohne seine Ausrichtung zum Isozentrum hin zu verlieren, in der Führung relativ
zum C-Bogen versetzbar oder verfahrbar sein, um so auch bei ruhendem
C-Bogen dennoch
verschiedene Orbitalpositionen zum Aussenden des Lichtstrahles einzunehmen.
Zum Versetzen der Lichtquelle braucht dann nicht der gesamte C-Bogen
mitverschwenkt werden bzw. der Schlitten nicht umgesetzt werden.
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Üblicherweise
weist die Führung
zwei einander zugewandte Schienen auf. Der Schlitten kann dann mindestens
drei, zwischen die Schienen einsetzbare Rollen aufweisen. Drei Rollen
reichen aus, um den Schlitten zwischen den Schienen eindeutig zu
fixieren bzw. auszurichten. Bei bekanntem Verlauf der Führung bzw.
der Schienen können
die Rollen so angeordnet sein, dass der Schlitten an jeder beliebigen
Position des C-Bogens so ausgerichtet ist, dass die starr an ihm
befestige Lichtquelle immer einen Lichtstrahl in Radialrichtung
des C-Bogens aussendet. Durch die Rollen ist außerdem der Schlitten leicht
in Umfangsrichtung des C-Bogens verschiebbar.
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Eine
der Rollen kann eine den Schlitten zwischen den Schienen verspannende
Andrucksrolle sein. Die Verspannung kann z.B. durch einen Federlagerung
der Rolle erreicht werden. Somit ist der Schlitten spielfrei in
der Führung
geführt
und die Exaktheit der Radialrichtung des Lichtstrahles damit sichergestellt.
Toleranzen der Führung
bzw. der Schienen können
durch die gefederte Andruckrolle ausgeglichen werden.
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Die
Lichtquelle kann mit dem Schlitten über einen Ausleger verbunden
sein, wobei bei in die Führung
eingesetztem Schlitten die Lichtquelle in der axialen Mitte des
C-Bogens platzierbar ist. Da der C-Bogen in der Regel zwei Führungen
auf weist, welche jeweils an den axial gelegenen Seiten des C-Bogens angebracht
sind, muss auch der Schlitten seitlich am C-Bogen angesetzt werden, wenn er diese
Führungen
nutzt. Durch den Ausleger ist es möglich, dass der radial verlaufende
Lichtstrahl dann dennoch in der axialen Mitte des C-Bogens ausgesandt
wird bzw. verläuft
und damit tatsächlich
das Isozentrum trifft. Da C-Bögen üblicherweise
axial symmetrisch aufgebaut sind, kann der Schlitten dann wahlweise
in beide am C-Bogen verlaufenden Schienen eingesetzt werden, wobei
der Ausleger jeweils in die entgegengesetzte Richtung zeigt. Besonders
einfach ist dies zu realisieren, wenn er symmetrisch konstruiert ist.
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Durch
eine derartige Vorrichtung können durch
Beobachtung des Lichtpunktes am Reflektor auch Abweichungen der
beiden an den axialen Enden des C-Bogens befindlichen Führungen
zueinander erfasst werden. Neben der bereits oben erwähnten Überprüfung der
Koaxialität
des C-Bogens, also ob dieser überhaupt
ein Isozentrum der geforderten Genauigkeit bezüglich seiner Mittelachse bzw.
Rotationsachse aufweist, kann somit auch die Parallelität des C-Bogens
selbst überprüft werden,
also wie weit ggf. das Isozentrum auf der Mittelachse in axialer Richtung
ausweicht.
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Die
Lichtquelle kann eine Laserquelle und der Lichtstrahl ein Laserstrahl
sein. Laserstrahlen besitzen gegenüber herkömmlichen Lichtstrahlen eine sehr
geringe Strahldivergenz und müssen
deshalb nicht speziell zusätzlich
fokussiert werden, um zumindest im Bereich des Isozentrums einen
möglichst kleinen
und somit möglichst
exakten Lichtpunkt, also kleinen Stahldurchmesser aufzuweisen. Laserquellen
existieren heute als handelsübliche
Bauteile in sehr kleiner und handlicher Baugröße, sind kostengünstig, haben
einen geringen Energieverbrauch und sind damit durch Batterie oder
Akku betreibbar. Die gesamte Vorrichtung wird dadurch klein, leicht
handlich und kostengünstig.
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Der
Reflektor kann eine Kugel sein. Die Platzierung einer Kugel so,
dass der Kugelmittelpunkt im Isozentrum liegt, ist besonders einfach
zu überprüfen, wenn
nämlich
die Lichtpunkte verschiedener, von verschiedenen Umfangspositionen
des C-Bogen erzeugter Lichtstrahlen jeweils an der Stelle der Kugeloberfläche auftreten,
welche vom Kugelmittelpunkt aus der Lichtquelle zugewandt ist. Mit
Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung
lässt sich
deshalb eine Kugel besonderen einfach nach Augenmaß, d.h. durch
Beobachtung der Lichtpunkte verschiedener Lichtstrahlen, im Isozentrum
des C-Bogens platzieren.
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Der
Reflektor kann aber auch z.B. ein Bolzen sein, der etwa in Mittellängsrichtung
auf der Rotationsachse des C-Bogens eingerichtet wird. Hierbei ist von
Vorteil, dass dieser in Axialrichtung des C-Bogens nur ungefähr im Isozentrum
platziert werden muss, um vom Lichtstrahl getroffen zu werden. Ein Auswandern
des Lichtstrahls in Axialrichtung des C-Bogens beim Beleuchten des
Reflektors mit der Lichtquelle aus verschiedenen Umfangspositionen kann
an einem Bolzen leicht beobachtet und maßlich erfasst werden. Die Einrichtung
des Bolzens im Isozentrum beschränkt
sich dann im Gegensatz zur Einrichtung einer Kugel im wesentlichen
auf zwei Dimensionen, nämlich
in der Orbitalebene des C-Bogens.
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Der
Durchmesser der Kugel bzw. des Bolzens kann etwa dem ein- bis zweifachen der
Größen des
Toleranzbereiches der Ortsposition des Isozentrums entsprechen.
Da, wie bereits erwähnt,
für den Ort
des Isozentrums üblicherweise
ein gewisser Toleranzbereich geduldet ist, kann dieser durch Benutzung
einer Kugel dieser Größenordnung
anschaulich dargestellt, also manifestiert werden. Außerdem ist so
sichergestellt, dass dann und nur dann die Kugel sich im Isozentrum
der Anordnung befindet, wenn diese auch tatsächlich aus mehreren, den bevorzugten
oder allen Orbitalpositionen der Lichtquelle am C-Bogen tatsächlich beleuchtet
ist.
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Bezüglich des
Verfahrens wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst durch
ein Verfahren zur Ortung des Isozentrums eines C-Bogens, insbesondere
eines Röntgen-C-Bogens
in einem Lithotripsiesystem, bei dem von einer am C-Bogen fixierten
Lichtquelle an verschiedenen Umfangspositionen des C-Bogens radial nach
innen gerichtete Lichtstrahlen ausgesandt werden und ein Reflektor
anhand der von den Lichtstrahlen an ihm erzeugten Lichtpunkte im
Bereich des Isozentrums platziert wird.
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Das
Verfahren sowie die sich daraus ergebenden Vorteile gegenüber der
bekannten Vorgehensweise wurden bereits im Zusammenhang mit der
Vorrichtung erläutert.
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Prinzipiell
können
zur Durchführung
des Verfahrens mehrere Lichtquellen, z. B. zwei an verschiedenen
Umfangspositionen des C-Bogens fest installierte Lichtquellen verwendet
werden, so dass sich die Lichtstrahlen tatsächlich schneiden. Kostengünstiger
und unaufwendiger ist es jedoch, eine einzige Lichtquelle zu verwenden,
von welcher die Lichtstrahlen zu verschiedenen Zeitpunkten ausgesandt werden,
wobei die Lichtquelle am C-Bogen relativ oder zusammen mit diesem,
wie erläutert,
verschiebbar ist.
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Werden
die Lichtstrahlen an zwei Umfangspositionen so ausgesandt, dass
sie etwa einen rechten Winkel zueinander einschließen, ist
das Auffinden des Isozentrums bzw. Die Positionierung des Reflektors
im Isozentrum besonders einfach, da Bewegungen, welche senkrecht
zueinander auszuführen sind,
leicht nach Augenmaß ausführbar sind.
Die sukzessive Platzierung des Reflektors, so dass dieser schließlich im
Isozentrum liegt, ist für
den die Platzierung Durchführenden
damit vereinfacht.
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Der
Reflektor kann so ausgerichtet werden, dass jeweils der der Lichtquelle
zugewandte Oberflächenbereich
des Reflektors vom Lichtstrahl getroffen wird. Nach den Gesetzen
der Strah lenoptik bzw. der Geometrie sich schneidender Geraden kann
so ein gedachter Punkt im Reflektor, an welchen sich die Lichtstrahlen
schneiden würden,
besonders einfach und ohne zusätzliche
Hilfsmittel ermittelt werden. So ist der Reflektor leicht so zu
platzieren, dass er mit seinem Zentrum im Isozentrum liegt und dieses
manifestiert.
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Die
Lichtquelle kann zwischen den Umfangsposition verschoben werden
und dabei ständig
der Lichtstrahl erzeugt werden und der Reflektor anhand des Ruhens,
Wanderns oder Verschwindens des Lichtpunktes im Bereich des Isozentrums
platziert werden. Durch die dauerhafte Erzeugung des Lichtstrahls
und z. B. Wanderns des Lichtpunktes beim Verschieben eines massiven,
z. B. kugelförmigen Reflektors
kann der Reflektor in besonders einfacher Weise zum Isozentrum hin
verschoben werden, in dem darauf geachtet wird, dass der Lichtpunkt
auch beim ständigen
Verschieben der Lichtquelle niemals den Reflektor verlässt. Dies
kann bewerkstelligt werden, indem z.B. beim Auswandern des Lichtpunktes von
der Oberfläche
des Reflektors bei der Verschiebung der Lichtquelle der Reflektor
stets in die entsprechende Gegenrichtung des Auswanderns nachgeführt wird.
Händisch
kann diese Verfahrensvariante besonders einfach durchgeführt werden,
in dem z B. mit einer Hand die Lichtquelle und mit der anderen Hand
der Reflektor bewegt werden. Intuitiv ist so innerhalb kürzester
Zeit der Reflektor im Isozentrum platzierbar.
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Der
C-Bogen kann zum Aussenden verschiedener Lichtstrahlen angular verschwenkt
werden. Hierbei gelten die oben bezüglich der orbitalen Verschwenkung
des C-Bogens bzw. des orbitalen Verfahrens der Lichtquelle getroffenen
Aussagen auch entsprechend für
die angulare Verschwenkung des C-Bogens. So kann z.B. die Ortsgenauigkeit
des Isozentrums, die Toleranzen des C-Bogens bzw. einer angularen
Verschwenkmechanik o.ä.
auch für
die angulare Verschwenkung des C-Bogens ermittelt werden.
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Für eine weitere
Beschreibung der Erfindung wird auf das Ausführungsbeispiel der Zeichnungen verwiesen.
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Es
zeigen, jeweils in einer perspektivischen Prinzipskizze:
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1 einen
Röntgen-C-Bogen
und einen Stoßwellenkopf
einer Lithotripsieanlage mit einem Reflektor zur Manifestation des
Isozentrums der Anordnung,
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2 die
sukzessive Platzierung des Reflektors im Isozentrum des C-Bogens
aus 1,
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3 eine
Vorrichtung zur Ortung nach 2 des Isozentrums
des C-Bogens aus 1,
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4 die
in den C-Bogen aus 1 eingesetzte Anordnung aus 3 in
Blickrichtung des Pfeils IV.
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1 zeigt
eine Lithotripsieanlage 2 in stark vereinfachter Darstellung.
Die Lithotripsieanlage 2 umfasst einen Röntgen-C-Bogen 4,
der an einem Standfuß 6 beweglich
gelagert ist. Der Standfuß 6 ist am
Fußboden 8 eines
nicht weiter dargestellten Behandlungsraumes fest verankert. Der
Röntgen-C-Bogen 4 ist
am Lagerbock 10 des Standfußes 6 in Richtung
des Doppelpfeils 12 um die Längsachse 14 orbital
schwenkbar gelagert. Die Längsachse 14 stellt
somit die Rotationsachse des Röntgen-C-Bogens 4 dar.
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An
seinen Enden 16 und 18 trägt der Röntgen-C-Bogen 4 eine
Röntgenquelle 20 und
einen Bildaufnehmer 22. Die Röntgenquelle 20 sendet
in Richtung des Pfeils 24 nicht dargestellte Röntgenstrahlung
zur Durchleuchtung eines nicht dargestellten, sich zwischen Röntgenquelle 20 und
Bildaufnehmer 22 befindenden, Patienten aus. Die Röntgenstrahlung
wird vom Bildaufnehmer 22 empfangen und erzeugt ein Röntgen- bzw.
Durchleuchtungsbild des Patienten. In 1 ist lediglich
der Zentralstrahl 26 des aus Röntgenquelle 20 und
Bildaufnehmer 22 bestehenden Röntgensystems 28 dargestellt,
der einem mittigen Bildpunkt im Röntgenbild entspricht.
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Z.B.
vor Inbetriebnahme der Lithotripsieanlage 2, nach einem
Tausch von Anlagenkomponenten, bei Wartungsarbeiten oder zur regelmäßigen Kalibrierung
ist das Röntgensystem 28 am
Röntgen-C-Bogen 4 so
auszurichten, dass der Zentralstahl 26 für beliebige
oder bestimmte Orbitalpositionen des Röntgen-C-Bogens 4 um
seinem Längsachse 14 stets
ein auf der Längsachse 14 liegendes
Isozentrum 30 durchstößt. Das
Isozentrum 30 ist hierbei ortsfest gegenüber dem
Fußboden 8,
also einem im Behandlungsraum fixierten Koordinatensystem.
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Um
eine entsprechende Justierung durchführen zu können, sind am Röntgen-C-Bogen 4 bzw. Standfuß 6,
mehrere, nicht dargestellte Justiervorrichtungen vorgesehen. So
ist z. B. der Standfuß 6 am
Fußboden 8 in
gewissen Grenzen verschiebbar und kippbar und der Bildaufnehmer 22 mit
seinem Sockel 32 an der Planfläche 34 des Röntgen-C-Bogens 4 in
alle Raumrichtungen verschiebbar ausgeführt.
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Der
Röntgen-C-Bogen 4 bzw.
dessen Komponenten sind außerdem
so zu justieren, dass das Isozentrum 30 bezüglich der
axialen Richtung der Längsachse 14 in
der axialen Mitte des Röntgen-C-Bogens 4,
angedeutet durch die Mittenachse 36, liegt.
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Der
Röntgen-C-Bogen 4 ist
um die Mittenachse 36 zusätzlich zu seiner orbitalen
Verschwenkbarkeit angular verschwenkbar. Die folgenden Ausführungen
sind der Einfachheit halber für
die rein orbitale Verschwenkung des Röntgen-C-Bogens 4 in Richtung
des Doppelpfeils 12 erläutert,
treffen aber für
angulare Verschwenkungen um die Mittenachse 36 in entsprechender
Weise zu.
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Ist
der Röntgen-C-Bogen 4 justiert
und liegt das Isozentrum 30 fest, so ist ein Stoßwellenkopf 40 so
am Fußboden 8 zu
justieren, dass eine vom Stoßwellenkopf 40 ausgesandte
Stoßwelle 42 mit
ihrem Fokuspunkt 44 ebenfalls im Isozentrum 30 zu
liegen kommt, und zwar für
jede Verfahrposition des – meist ebenfalls
isozentrisch geführten – Stoßwellenkopfes 40.
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Die
Einjustierung der gesamten Lithotripsieanlage 2 ist deshalb
schwierig, da Längsachse 14, Mittenachse 36,
Zentralstrahl 26, Stoßwelle 42 und Fokuspunkt 44 sowie
das Isozentrum 30 nur gedachte, weder sichtbare noch manifestierbare
Linien und Punkte sind. Tatsächlich
findet ein nicht dargestellter, mit der Justierung der Lithotripsieanlage 2 beauftragter
Servicetechniker an den entsprechenden Stellen lediglich Luftraum
vor.
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Um
das Isozentrum 30 zu manifestieren, wird deshalb eine Metallkugel 46 verwendet,
welche über ein
verschiebbares bzw. justierbares Stativ 48 am Fußboden 8 befestigt
ist. Die Metallkugel 46 wird im Isozentrum 30 platziert,
woraufhin sie im nicht dargestellten Röntgenbild des Röntgensystems 28 sichtbar ist.
Anhand der im Isozentrum 30 platzierten Metallkugel 46 kann
das Röntgensystem 28 so
auf Isozentrizität
geprüft
und ausgerichtet werden, da nur dann das Abbild der Metallkugel 46 im
Röntgenbild
für jede Orbitalposition
des Röntgen-C-Bogens 4 am
selben Bildort, nämlich
im Zentrum des Röntgenbildes,
liegt.
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Zur
anschließenden
Einrichtung des Stoßwellenkopfes 40 ist
dieser mit einem nicht dargestellten Stoßwellenphantom bestückbar. Das
Stoßwellenphantom
manifestiert den Fokuspunkt bezüglich
des Stoßwellenkopfes 40 durch
Aufsetzen eines entsprechenden Phantomkörpers, z. B. aus Plexiglas
auf den Stoßwellenkopf 40.
Ist das Isozentrum 30 durch die Metallkugel 46 manifestiert,
ist die Einrichtung des Stoßwellenkopfes 40 auf
diese leicht möglich.
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Anhand 1 und 2 wird
nun der erste Schritt bei der Justierung der Lithotripsieanlage 2, also
das Auffinden des Isozentrums 30 und die Platzierung der
Metallkugel 46 an diesem Ort, erläutert. Hierzu wird zunächst von
der Umfangsposition 50 am Röntgen-C-Bogen 4 ein
Lichtstrahl 52 in Richtung des Pfeils 54 ausgesandt.
Die Richtung des Pfeils 54 ist bezüglich der Umfangsposition 50 die
radial nach innen zeigende Richtung am Röntgen-C-Bogen 4. Wegen
der Isozentrizität
des Röntgen-C-Bogens 4 durchstößt der Lichtstrahl 52 deshalb
das Isozentrum 30. Der Umgebungsbereich des Isozentrums 30 ist
in 2 gegenüber 1 vergrößert dargestellt.
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Zunächst wird
nun die Metallkugel 46, wie in 2 dargestellt,
an der Position 56 platziert, welche sich nach Augenmaß des Technikers
in ungefährer Nähe des Isozentrums 30 befindet.
Die Metallkugel 46 wird dann solange verschoben, bis sie
vom Lichtstrahl 52 getroffen wird Hierzu kann der Techniker z.B.
auch seine Hand oder ein Blatt Papier benutzen, um zunächst den
Laserstrahl zu finden. In 2 befindet
sich die Metallkugel 46 dann beispielsweise an der Position 58.
Liegt die Metallkugel 46 an der Position 58, wird
vom Lichtstrahl 52 an der Metallkugel 46 ein Lichtfleck 62 erzeugt.
Hieran erkennt der Techniker, dass sich die Metallkugel 46 auf
der durch den Lichtstrahl 52 gebildeten Geraden liegt,
die von der Umfangsposition 50 des Röntgen-C-Bogens 4 kommen,
das Isozentrum 30 durchdringt. Die Axialposition der Metallkugel 46 auf
dieser Geraden, kennt der Techniker nun noch nicht. Der Verschiebeweg 60 verläuft hierbei
nach Augenmaß bzw. „Gefühl" des Technikers.
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Der
Lichtstrahl 52 wird sodann gelöscht und von einer zweiten
Umfangsposition 64 ein zweiter Lichtstrahl 66,
wiederum bezüglich
des Röntgen-C-Bogen 4 radial
einwärts,
also in Richtung des Isozentrums 30 ausgesandt, angedeutet
durch den Pfeil 68.
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Da
dem Techniker sowohl die Richtung des ersten Lichtstrahls 52 als
auch die Richtung des zweiten Lichtstrahls 66 in etwa,
also nach Augenmaß,
bekannt sind, kann dieser nach Augenmaß nun die Metallkugel 46 etwa
in oder entgegen der Richtung des Pfeil 54 erneut solange
verschieben, bis diese wieder vom Lichtstrahl 66 getroffen
wird und an ihr ein zweiter Lichtfleck 70 entsteht. Der
Verschiebeweg 72 erfolgt hierbei wiederum nach Augenmaß und „Gefühl" des Technikers.
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Würde der
Techniker die Kugel exakt entlang der durch den Lichtstrahl 52 gebildeten
Geraden vom Ort 58 aus verschieben, läge die Metallkugel 46 nun exakt
im Isozentrum 30. Da eine derartige Verschiebung nach Augenmaß schwierig
ist, so lange die Position 58 noch weit vom Isozentrum 30 entfernt
ist, liegt die Metallkugel 46 nun aber an der Position 78.
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hier
gilt für
die Metallkugel 46, dass sie auf der Geraden durch das
Isozentrum 30 und die Umfangsposition 64, also
den Ort der Quelle des Lichtstrahles 66, liegt.
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Nach
erneutem Löschen
des Lichtstrahls 66 und Aussenden eines weiteren Lichtstrahls 74 von
einer dritten Umfangsposition 76 des C-Bogens 4 wird die
Metallkugel 46 am Ort 78 wiederum nicht mehr vom
Lichtstrahl 74 getroffen, weshalb der oben beschriebene
Vorgang nochmals wiederholt wird. Da sich der Ort 78 schon
nahe am Isozentrum 30 befunden hatte, gelingt es dem Techniker
diesmal, hierzu die Metallkugel 46 in Gegenrichtung des
Pfeils 46 zu verschieben, weshalb sie nun im Isozentrum 30 liegt und
an ihr der Lichtpunkt 75 erzeugt wird.
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Wie
eingangs erläutert,
können
die Lichtstrahlen 52, 66 und 74 nicht
nur von verschiedenen Umfangspositionen 50 oder 64 des
Röntgen-C-Bogens 4,
sondern auch in nicht dargestellter Weise von verschiedenen Angularpositionen
bezüglich
der Mittenachse 36 ausgesandt werden. Dies wird erreicht durch
die angulare Verschwenkung des Röntgen-C-Bogens 4 um
die Mittenachse 36 und Aussendung eines entsprechenden
Lichtstrahles, wie oben mehrfach erläutert vom angular verschwenkten
Röntgen-C-Bogen 4.
Auch diese Lichtstrahlen müssen
bei Einhaltung der Isozentrizität
sämtlicher
Verfahrbewegungen des Röntgen-C-Bogens 4 einschließlich seiner
angularen Verschwenkung den Bereich des Isozentrums 30 im
Rahmen der oben genannten erlaubten Toleranzen treffen.
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Auf
Grund der einfachen Beherrschbarkeit der optischen Strahlengesetze
bzw. einfacher geometrischer Überlegungen
durch den Techniker, ist es so innerhalb weniger sukzessiver Schritte,
wie eben beschrieben, möglich,
die Metallkugel 46 im Isozentrum 30 zu platzieren.
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Der
Techniker erkennt dies daran dass für sämtliche, von beliebigen Umfangspositionen
des Röntgen-C-Bogens 4 ausgesandte
Lichtstrahlen Lichtpunkte an der Kugel 46 sichtbar sind.
Nur bei Positionierung der Kugel 46 im Isozentrum 30 entsteht
nämlich
für jeden
beliebigen, von einer beliebigen Umfangsposition des Röntgen-C-Bogens 4 ausgesandten
Lichtstrahl jeweils ein Lichtpunkt an der Kugeloberfläche, da
dies der einzige Kreuzungspunkt aller Lichtstrahlen ist.
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Besonders
einfach ist das Verfahren durchzuführen, wenn die Lichtstrahlen 52 und 66 gleichzeitig
erzeugt werden, da die Kugel dann solange verschoben wird, bis an
ihrer Oberfläche
beide Lichtpunkte 62 und 70 gleichzeitig sichtbar
sind.
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Zur
Erzeugung der vom Röntgen-C-Bogen 4 radial
nach innen ausgesandten Lichtstrahlen 52, 66 und 74 dient
die in 3 dargestellte Vorrichtung 80. An einer
Grundplatte 82 sind sowohl drei Rollen 84a, b,
c, sowie ein Ausleger 86 befestigt, welcher wiederum eine
Laserquelle 88 trägt
und zusammen mit der Grundplatte 82 und den Rollen 84a–c einen
Schlitten 87 bildet. Die Grundplatte 82 weist
eine Mittellinie 90 auf. Die drei Rollen 84a–c sind
jeweils drehbar auf Schraubbolzen 92a–c gelagert und um die Rotationsachsen 94a–c drehbar.
Die drei Rotationsachsen 94a–c verlaufen senkrecht zur
Grundplatte 82, wobei die Rotationsachse 94a die
Mittellinie 90 schneidet. Die Rotationsachsen 94b und
c sind in Richtung der Mittellinie 90 zum Ausleger 86 hin
versetzt, so dass sie beide auf einer zur Mittellinie 90 senkrechten
Achse 96 liegen.
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Der
Ausleger 86 ist ebenfalls symmetrisch zur Mittelachse 90 angeordnet,
und erstreckt sich parallel zu den Rotationsachsen 84a–c von der
Grundplatte 82, auf Seite der Rollen 84a–c, weg.
Nahe dem, der Grundplatte 82 abgewandten Ende 92 weist der
Ausleger 86 eine parallel zur Mittellinie 90 verlaufende
Durchgangsbohrung 100 auf, in welcher wiederum eine Zentrierhülse 102 gehalten
ist, die die Laserquelle 88 aufnimmt. Die Zentrierhülse 102 erlaubt, die
Laserquelle 88 so auszurichten, dass der von ihr erzeugte
Laserstrahl 104 parallel zur Mittellinie 90 und
gleich beabstandet zu den Rotationsachsen 94b und c verläuft. Die
gesamte Vorrichtung 80 ist also streng symmetrisch bezüglich der
durch den Laserstrahl 104 und die Mittellinie 90 aufgespannten
Ebene ausgeführt.
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In 4 ist
die Anordnung aus 3 in den Röntgen-C-Bogen 4 eingesetzt
und in Richtung des Pfeils IV dargestellt. Es ist zu erkennen, dass
der Schraubbolzen 92a nicht direkt in der Grundplatte 82, sondern
in einem, auf der Grundplatte 82 parallel zur Mittellinie 90 verschiebbaren
Lagerbock 106 verschraubt ist. Der Lagerbock 106 ist
in Richtung des Pfeils 108 durch eine Feder 110 vorgespannt.
Die Feder 110 stützt
sich hierzu an einer, fest an der Grundplatte 82 verschraubten
Stütze 112 ab.
Die Schraubbolzen 92b und 92c dagegen sind fest
in der Grundplatte 82 verschraubt. Die Rolle 84a ist
also entgegen dem Pfeil 108 gegen die Federkraft der Feder 110 auf die
Rollen 84b und c zubewegbar.
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In 4 ist
neben der Vorrichtung 80 auch ein Ausschnitt des Röntgen-C-Bogen 4 aus 1 dargestellt,
wobei hier dessen Aufbau genauer als in 1 gezeigt
ist. Der Tragarm 120 des Röntgen-C-Bogens 4 ist
bezüglich
der Radialrichtung der Längsachse 14 symmetrisch
aufgebaut und weist an seinen beiden Seiten 122a und b,
von denen in 4 die Seite 122a zu
sehen ist, zwei identisch bzw. symmetrisch aufgebaute Führungen 124 auf.
Jede Führung 124 ist
als Nut 126 über
die gesamte Länge
des Tragarms 120 ausgeführt,
wobei jeweils die radial bezüglich
der C-Bogen-Richtung innen und außen liegenden Seitenwände 128a,
b der Nut 126 eine Führungsschiene 130a,
b tragen. Auch die Führungsschienen 130a,
b verlaufen also kreisförmig
bezüglich
der Längsachse 14 und
sind bezüglich
dieser konzentrisch angeordnet. Zur Mittellinie 132 des Trag arms 120 sind
die Führungsschienen 130a,
b ebenfalls symmetrisch auf den Seiten 122a, b angeordnet.
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Die
Führungen 124a,
b dienen der Führung des
Tragarms 120 am Lagerbock 10, welcher mit entsprechenden,
nicht dargestellten Anordnungen mit den Rollen 84a–c entsprechenden
Rollen ausgerüstet
ist.
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Die
Rollen 84a–c
weisen an ihrem Umfang je eine Rille 134a–c auf,
welche passend zu den Schienen 130a, b ausgeführt sind.
Mit ihren Rillen 134 und c laufen also die Rollen 84b und
c auf der Schiene 130a wobei die Rolle 84a mit
ihrer Rille 134a auf der Schiene 130 läuft. Durch
die symmetrische Anordnung der entsprechenden Bauteile der Vorrichtung 80 ist
somit sichergestellt, dass die Mittellinie 90 und somit
der Laserstrahl 104 für
jede Orbitalposition am Tragarm 120 in Radialrichtung des
Röntgen-C-Bogens 4 ausgerichtet
sind. Über
den Ausleger 86 ist außerdem
sichergestellt, dass der Laserstrahl 104 genau in der axialen
Mitte des Tragarms 120 verläuft, egal ob die Vorrichtung 80 in
die Führung 124a oder b
eingesetzt ist. Somit ist sichergestellt, dass jeder von der Vorrichtung 80 ausgesandte
Laserstrahl 104 stets das Isozentrum 30 der Lithotripsieanlage 2 durchstößt. Die
gedachte Verlängerung 136 des
Laserstrahl 104 scheidet also die Mittellinie 132 senkrecht.
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Auf
Grund der Rollen 84a–c
ist die Anordnung 80 außerdem in Richtung des Pfeils 12 zu
jeder beliebigen Umfangsposition des Tragarms 120 verschiebbar,
solange dies durch den Lagerbock 10 ermöglicht ist.