DE102009025962B4 - Einrichtung zum Antrieb eines mobilen Bildgebungssystems - Google Patents

Abstract

Mobiles Bildgebungssystem (10), das aufweist:
eine motorisierte Antriebsanordnung (12);
ein erstes und ein zweites Antriebsrad (100, 102), die mit der motorisierten Antriebsanordnung (12) verbunden sind;
eine Säule (16), die mit der motorisierten Antriebsanordnung (12) verbunden ist und sich von dieser aufwärts erstreckt, wobei die Säule (16) um einen Schwenkpunkt (108) drehbar ist;
einen Arm (32), der mit der Säule (16) verbunden ist, wobei der Arm (32) eine Strahlungsquelle (15) aufweist, die an einem äußeren Ende des Arms angebracht ist;
eine Längsachse (118), die sich parallel zu der Länge des mobilen Bildgebungssystems (10) erstreckt und zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebsrad (100, 102) zentriert ist; und
eine Steuerung (50), die zum Bestimmen einer ersten Geschwindigkeit zum Antreiben des ersten Antriebsrades (100) und einer zweiten Geschwindigkeit zum Antreiben des zweiten Antriebsrades (102) in Abhängigkeit von einem Drehwinkel der Säule (16) bezogen auf die Längsachse (118) eingerichtet ist.

Description

• Hintergrund der Erfindung
• Die Erfindung bezieht sich allgemein auf mobile Bildgebungssysteme und insbesondere auf die Positionierung eines mobilen Bildgebungssystems vor der Untersuchung bzw. dem Scannen eines Patienten.
• Mobile Röntgensysteme und andere diagnostische Bildgebungseinrichtungen sind häufig auf motorisierten Wagen montiert, die zum Aufenthaltsort eines Patienten gefahren werden. Der Wagen weist hinten typischerweise zwei Haupträder auf, die angetrieben werden, um das System zu bewegen. Vorne an dem Wagen sind gewöhnlich zwei Schwenkräder vorhanden. Außerdem ist an einer Schwenksäule in der Nähe der Vorderseite der Einheit die Röntgenstrahlungsquelle oder Röntgenröhre angebracht.
• Bei diesen mobilen Bildgebungssystemen weist die fahrbare Einheit oder der Wagen unabhängig angetriebene Räder auf, die ein gewisses Maß an Lenkung ermöglichen. Hinten an dem Wagen kann ein Antriebshandgriff vorhanden sein, der es dem Bediener ermöglicht, an der einen oder anderen Seite des Handgriffs fester zu drücken, was dazu führt, dass sich der Wagen in der einen oder der anderen Richtung dreht.
• Unter Verwendung des hinteren Antriebshandgriffs kann der Bediener an einen Ort fahren, den Wagen nahe bei dem Bett eines Patienten anordnen und die Röntgenquelle oder einen anderen Detektor positionieren, um z.B. die interessierende Anatomie abzubilden. Wenn der Bediener die Röntgenröhre positioniert, befindet er sich häufig an der Röhrenseite des Systems, die sich auf der anderen Seite von der beweglichen Einheit bei dem Bett des Patienten befinden kann. Wenn sich die bewegliche Einheit nicht in der richtigen Lage befindet, muss der Bediener daher an die Hinterseite des Wagens zurückkehren und versuchen, die Einheit so zu positionieren, dass die Röntgenröhre richtig auf die Anatomie ausgerichtet ist. Es kann jedoch eine Herausforderung sein, das mobile System von dem hinteren Antriebshandgriff aus zu positionieren, weil die Einheit sehr schwer und über kleine Wegstrecken nicht leicht manövrierbar ist. Dieser Ausrichtungsvorgang kann auch sehr zeitaufwendig sein. Außerdem sind manche Patientenräume sehr klein, und/oder die verfügbare Fläche, auf der das System zu bewegen ist, ist begrenzt, wie z.B. durch andere Patientenüberwachungseinrichtungen und Maschinen.
• Daher besteht Bedarf an einer einfacheren Positionierung der Röntgenquelle bezogen auf die Anatomie.
• US 2008 / 0 118 036 A1 beschreibt ein mobiles Bildgebungssystem mit einer motorisierten Antriebsanordnung, einem ersten und einem zweiten Antriebsrad, die mit der motorisierten Antriebsanordnung verbunden und von jeweiligen Elektromotoren angetrieben sind, einem C-Bogen, der über einen horizontalen Tragarm mit der motorisierten Antriebsanordnung verbunden ist und der eine Röntgenquelle, die an einem äußeren Ende des C-Bogens angebracht ist, und einen Röntgendetektor trägt, der an einem anderen äußeren Ende des C-Bogens, der Röntgenquelle gegenüberliegend angebracht ist, und einer Steuereinrichtung, die mit den Elektromotoren betriebsmäßig verbunden ist, um die Antriebsräder zu betätigen und zu steuern. Die Steuereinrichtung steuert die Geschwindigkeit und Richtung der mobilen Bildgebungsvorrichtung in Abhängigkeit von Richtungsinformationen, die von einem Bediener über kraftmessende Handgriffe oder über einen Joystick geliefert werden.
• US 6 705 758 B1 beschreibt eine mobile Röntgenvorrichtung mit einem Wagen, der mit einem Paar unabhängig angetriebener Antriebsräder, einem Motor und einem Antriebshandgriff versehen ist. Der Antriebshandgriff weist zwei Seitenleisten auf, die um eine wagenfeste Drehachse unabhängig voneinander drehbar angeordnet und mit einer Querstange gelenkig verbunden sind. Ein Bediener kann eine gewünschte Fahrtrichtung des Wagens vorgeben, indem er den Antriebshandgriff durch Lenken der Querstange derart betätigt, dass die Seitenleisten in unterschiedlichem Maße um die Drehachse gedreht werden. Eine Steuereinrichtung erfasst die jeweiligen Drehbewegungen der Seitenleisten und steuert den Betrieb des Motors in Abhängigkeit davon.
• US 6 422 747 B2 beschreibt ein mobiles Röntgen-Bildgebungssystem mit einer motorisierten Antriebsanordnung, individuell antreibbaren Antriebsrädern, einer Säule, die sich von der motorisierten Antriebsanordnung aufwärts erstreckt und um einen Schwenkpunkt drehbar ist, einem Arm, der mit der Säule verbunden ist und eine Röntgenröhre trägt, und einem Betätigungsgriff für einen Bediener. Drucksensoren sind angeordnet und eingerichtet, um nach vorne, hinten, nach links und nach rechts wirkende Betätigungskräfte zu erfassen, die durch einen Bediener auf den Betätigungsgriff ausgeübt werden, um das Bildgebungssystem zu lenken, und eine Steuereinrichtung steuert die Drehmomente der Antriebsmotoren der einzelnen Räder in Abhängigkeit von von den Drucksensoren gelieferten Messsignalen.
• US 4 697 661 A beschreibt eine mobile Röntgeneinheit mit einem Wagen, unabhängig antreibbaren Rädern, einem Betätigungsgriff, Sensoren, die eine auf den Betätigungsgriff ausgeübte manuelle Kraft in Vorwärts-, Rückwärts- und Drehrichtung erfassen, und einer Steuerung, die die Sensorsignale empfängt und basierend darauf Steuersignale für die Antriebsmotoren für die Räder liefert, um die Richtung und Geschwindigkeit der Bewegung des Wagens unabhängig zu steuern.
• Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein mobiles Bildgebungssystem zu schaffen, das einfachere Positionierung der Strahlungsquelle in Bezug auf die Anatomie ermöglicht.
• Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein mobiles Bildgebungssystem geschaffen, das die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 aufweist. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Kurze Beschreibung der Erfindung
• In einer Ausführungsform enthält ein mobiles Bildgebungssystem eine motorisierte Antriebsanordnung. Ein erstes und ein zweites Antriebsrad sind mit der motorisierten Antriebsanordnung verbunden. Eine Säule ist mit der motorisierten Antriebsanordnung verbunden, erstreckt sich von dieser ausgehend aufwärts und ist um einen Schwenkpunkt bzw. eine Schwenkachse drehbar. Ein Arm ist mit der Säule verbunden und weist eine Strahlungsquelle, die an seinem äußeren Ende angebracht ist. Eine Längsachse erstreckt sich parallel zu der Länge des mobilen Bildgebungssystems und ist zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebsrad zentriert. Eine Steuerung ist dazu eingerichtet, eine erste und eine zweite Geschwindigkeit zu bestimmen, um das erste und das zweite Antriebsrad in Abhängigkeit von einem Drehwinkel der Säule bezogen auf die Längsachse anzutreiben.
• In einer anderen Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Antreiben eines mobilen Bildgebungssystems das Festlegen einer Längsachse, die zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebsrad einer motorisierten Antriebsanordnung zentriert und zu einer Länge des mobilen Bildgebungssystems parallel ist. Ein Schwenkpunkt ist an einem Zentrum einer drehbaren Säule definiert, die mit dem motorisierten Antriebssystem gekoppelt ist und einen an ihr angebrachten Arm aufweist. Bezogen auf die Längsachse wird ein Drehwinkel der Säule bestimmt. Eine erste und eine zweite Geschwindigkeit werden berechnet, um das erste und das zweite Antriebsrad in Abhängigkeit von dem Drehwinkel anzutreiben.
• In noch einer weiteren Ausführungsform enthält das mobile Röntgensystem eine motorisierte Antriebsanordnung, die ein erstes und ein zweites Antriebsrad aufweist. Eine Säule ist an einem Schwenkpunkt an der motorisierten Antriebsanordnung angebracht und weist einen an ihr befestigten Arm auf. Die Säule ist bezogen auf den Schwenkpunkt drehbar. Eine Längsachse erstreckt sich parallel zu einer Länge des mobilen Röntgensystems und ist zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebsrad zentriert. Eine Röntgenquelle ist an einem äußeren Ende des Arms angebracht. Ein Kollimator ist unter Bezug auf die Röntgenquelle angebracht und zu dieser drehbar. Eine Steuerung ist dazu eingerichtet, eine erste und eine zweite Geschwindigkeit zum Antreiben des ersten und des zweiten Antriebsrades zu bestimmen. Die erste und die zweite Geschwindigkeit sind wenigstens von einem Drehwinkel der Säule bezogen auf die Längsachse und/oder einem Drehwinkel des Kollimators bezogen auf die Längsachse abhängig.
• Figurenliste
• 1 ist eine Aufrissansicht eines mobilen Bildgebungssystems, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
• 2 ist ein Blockdiagramm der Komponenten zum drehungsabhängigen Antreiben des Systems aus 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 3 ist eine schematische Darstellung, die die Ausrichtung der Antriebsanordnung und der Säule im Bezug zueinander gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
• Detaillierte Beschreibung der Erfindung
• Die vorangegangene Zusammenfassung sowie die folgende detaillierte Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden. Soweit die Figuren Diagramme der funktionalen Blöcke verschiedener Ausführungsbeispiele darstellen, bezeichnen die funktionalen Blöcke nicht notwendigerweise eine Unterteilung zwischen Schaltungen der Hardware. Demnach könnten z.B. einer oder mehrere der funktionalen Blöcke (z.B. Prozessoren oder Speicher) in einem einzigen Hardwareelement implementiert sein (z.B. einem Vielzwecksignalprozessor oder einem Random Access Memory, einer Festplatte oder dergleichen). In ähnlicher Weise können die Programme Standalone-Programme sein, als Unterroutinen in einem Betriebssystem verkörpert sein oder Funktionen in einem installierten Softwarepaket oder dergleichen sein. Es sollte erkannt werden, dass die vielfältigen Ausführungsformen nicht auf die Anordnungen und Instrumente beschränkt sind, die in den Zeichnungen gezeigt sind.
• Wenn hierin ein Element oder ein Schritt verwendet wird, das bzw. der in der Singularform genannt ist und dem das Wort „ein“ vorangeht, sollte erkannt werden, dass dies nicht eine Mehrzahl von diesen Elementen oder Schritten ausschließt, sofern ein solcher Ausschluss nicht ausdrücklich erklärt ist. Weiterhin ist nicht beabsichtigt, dass Bezüge auf „ein Ausführungsbeispiel“ oder „eine Ausführungsform“ der vorliegenden Erfindung so verstanden werden, dass sie die Existenz weiterer Ausführungsformen ausschließen, die ebenfalls die genannten Merkmale verkörpern. Solange nicht ausdrücklich das Gegenteil erklärt ist, können Ausführungsformen, die ein Element oder eine Anzahl von Elementen mit einer bestimmten Eigenschaft „enthalten“ oder „aufweisen“, darüber hinaus noch weitere derartige Elemente enthalten, die diese Eigenschaft nicht aufweisen.
• 1 stellt ein mobiles Bildgebungssystem dar, das auf dem Gebiet der Medizin oder in anderen Bereichen verwendet werden kann. Das System 10 weist eine mit Rädern ausgerüstete motorisierte Antriebsanordnung 12 und eine Bedienerkonsole 14 auf, die von der Antriebsanordnung 12 getragen sein kann. Die motorisierte Antriebsanordnung 12 weist zwei hintere Antriebsräder 18 (von denen ein Rad gezeigt ist) an einem hinteren Ende 26 des Systems 10 und zwei vordere Räder 20 (von denen ein Rad gezeigt ist) an einem vorderen Ende 28 des Systems 10 auf.
• Eine Säule 16 oder ein anderes Halterungselement ist an der Antriebsanordnung 12 angebracht, erstreckt sich von dieser ausgehend aufrecht nach oben und dreht sich oder schwenkt bezogen auf die Antriebsanordnung 12. Ein Sensor 46 kann das Ausmaß der Drehung oder Bewegung der Säule 16 bezogen auf die Antriebsanordnung 12 erfassen. Ein Arm 32 ist an der Säule 16 in einer vorbestimmten Drehposition befestigt. Der Arm 32 kann sich bezogen auf die Säule auch teleskopartig in- bzw. auseinander bewegen, wodurch es an dem äußeren Ende des Arms 32 angebrachten Komponenten ermöglicht wird, näher zu der Säule 16 hin oder weiter von dieser weg bewegt zu werden. In einer Ausführungsform kann der Arm 32 bezogen auf die Säule 16 weitere Freiheitsgrade aufweisen. Eine Strahlungsquelle 34, wie z.B. eine Röntgenquellenanordnung 15, ist an dem äußeren Ende des Arms 32 angebracht und weist ein Röntgenröhrengehäuse 22 auf, das eine (nicht gezeigte) Röntgenstrahlungsquelle enthält. Ein Kollimator 24 ist an dem Röhrengehäuse 22 angebracht und bezogen auf das Röhrengehäuse 22 drehbar. Ein Sensor 48 kann vorhanden sein, um das Ausmaß der Drehung oder Bewegung des Kollimators 24 bezogen auf die Antriebsanordnung 12 und/oder die Säule 16 zu erfassen. Ein Röntgendetektor 36 erfasst Röntgendaten und kann drahtlos oder über ein Kabel 37 mit einer Bildgebungssteuerung 27 kommunizieren.
• Es sollte erkannt werden, dass die Sensoren der verschiedenen Ausführungsbeispiele von einem beliebigen Sensortyp oder beliebigen Sensortypen sein können. Zum Beispiel können einer oder mehrere der Sensoren gestützt auf die Messung einer Abstandsänderung unter Verwendung optischer, magnetischer, elektrischer oder anderer Mittel arbeiten.
• An dem hinteren Ende 26 des Systems 10 ist ein Antriebshandgriff 38 vorhanden. Eine Antriebssteuerung 50 erfasst oder empfängt Signale in Abhängigkeit von der Betätigung des Antriebshandgriffs 38, und folglich kann das System 10 zum Abbilden eines Objektes 29 an verschiedene Orte gefahren werden. Die Antriebsanordnung 12 kann wenigstens einen Motor enthalten und ist in der Lage, das erste und das zweite Antriebsrad 100, 102 separat anzutreiben.
• Das Objekt 29 liegt typischerweise auf einem Bett oder Tisch 30. Sobald das System 10 nahe bei dem Tisch 30 angeordnet worden ist, wird die Säule 16 geschwenkt oder gedreht, um die Röntgenquellenanordnung 15 über dem Objekt 29 zu positionieren. Der Detektor 36 ist auf der gegenüberliegenden Seite des Objektes 29 angeordnet.
• Eine oder mehrere Bedienerschnittstellen können nahe bei der Röntgenquellenanordnung 15 und/oder dem hinteren Ende 26 des Systems 10 angeordnet sein, um die gewünschte Anatomie innerhalb des Objektes 29 und die Röntgenquellenanordnung 15 in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Säule 16 und/oder des Kollimators 24 und/oder einer anderen gewünschten Bewegungsrichtung bezogen auf die Antriebsanordnung 12 auszurichten. Die Bedienerschnittstellen können demnach eine Anzahl von Eingaben vorsehen, so dass ein Bediener eine Bewegung in verschiedene gewünschte Richtungen einleiten kann. Zum Beispiel kann eine Bedienerschnittstelle 40, 42 an der Röntgenquellenanordnung 15 oder dem Kollimator 24 vorhanden sein. Alternativ kann eine (nicht gezeigte) Bedienerschnittstelle an einer oder beiden Seiten des Arms 32 angeordnet sein. Die Bedienerschnittstellen 40 und 42 kommunizieren mit der Antriebssteuerung 50, die es dem Bediener ermöglicht, die Position der Röntgenquellenanordnung 15 relativ zu der Anatomie des Objektes 29 von dem vorderen Ende 28 aus zu justieren. In einer anderen Ausführungsform kann eine weitere Bedienerschnittstelle 44 nahe bei dem hinteren Ende 26 des Systems angeordnet sein. Die Bedienerschnittstelle 44 kann wahlweise mit dem Antriebshandgriff 38 integriert ausgebildet sein,oder die Bedienerschnittstellen 40-44 können als eine Fernsteuerung ausgebildet sein, die fern von dem System 10 in der Hand des Bedieners gehalten werden kann. Die Bedienerschnittstellen 40-44 können drahtlos oder über eine verdrahtete Verbindung mit der Antriebssteuerung 50 kommunizieren. Die Bedienerschnittstellen 40-44 können ein Knopf, ein Joystick, ein Kippschalter oder ein Kraftverstärkerhandgriff sein oder als eine Taste auf einer Tastatur oder eine Auswahl auf einem Berührungsbildschirm angeordnet sein oder dergleichen oder eine Kombination von diesen enthalten.
• Die Antriebssteuerung 50 empfängt Winkelinformationen von dem Sensor 46 und dem Sensor 48, die die Position der Säule 16, des Arms 32, des Kollimators 24 und/oder der Röntgenquellenanordnung 15 kennzeichnen. Wenn der Bediener eine der Bedienerschnittstellen 40-44 aktiviert, kann das System 10 z.B. in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Säule 16 bezogen auf die Antriebsanordnung 12 bewegt werden. In einer anderen Ausführungsform kann der Kollimator 24 bezogen auf das Röntgenröhrengehäuse 22 gedreht oder eingestellt werden. Demnach ändert sich die Winkelbeziehung zwischen dem Kollimator 24 und der Antriebsanordnung 12 ebenfalls. Die Antriebssteuerung 50 kann danach das System 10 in Abhängigkeit von dem Drehwinkel des Kollimators 24 bezogen auf die Antriebsanordnung 12 bewegen (z.B. Motor(en) innerhalb der Antriebsanordnung 12 einschalten, um die hinteren Antriebsräder 18 zu einer Bewegung zu veranlassen und/oder die Säule 16 zu drehen). Es sollte erkannt werden, dass verschiedene Drehwinkel bezogen auf die Antriebsanordnung 12 verwendet werden können. Eine technische Wirkung wenigstens einer Ausführungsform besteht in der Fähigkeit, das auf einen motorisierten Wagen gestützte System 10 in Abhängigkeit von einer Winkelbeziehung zwischen einer Komponente des Systems 10 und der Antriebsanordnung 12 zu bewegen.
• 2 ist ein Blockdiagramm der Komponenten für einen drehungsabhängigen Antrieb des Systems 10 aus 1. Wie zuvor erörtert empfängt die Antriebssteuerung 50 eine oder mehrere Antriebseingabe(n) von dem Antriebshandgriff 38, wenn das System zu einem anderen Raum bewegt wird, und während der anfänglichen Positionierung. In Abhängigkeit von der/den Antriebs- eingabe(n) gibt die Antriebssteuerung 50 Geschwindigkeitsinformationen an die Antriebsanordnung 12 aus, um das erste und das zweite Antriebsrad 100, 102 jeweils anzutreiben (, die in einer Ausführungsform die in 1 gezeigten hinteren Antriebsräder 18 sind). Die Antriebssteuerung 50 kann dazu eingerichtet sein, zu jedem beliebigen Zeitpunkt während des Betriebs eine Bedienereingabe von einer oder mehreren Nothalteinrichtungen 52, die einen Knopf, einen Sensor, eine Stoßleiste und dergleichen oder mehrere von diesen enthalten können, zu empfangen und auf diese zu reagieren.
• In einer Ausführungsform ist die Unterseite der Säule 16 mit einer Welle 54 verbunden, die sich von der Antriebsanordnung 12 ausgehend erstreckt. Der Sensor 46 ist mit der Welle 54 verbunden, um die Drehung der Säule 16 zu erfassen. Der Sensor 46 liefert die Drehinformation an die Antriebssteuerung 50. Es sollte erkannt werden, dass auch andere Geber- oder Sensoranordnungen verwendet werden könnten, um die Drehung der Säule 16 zu messen. Der Sensor 48, der an dem Kollimator 24 oder nahe bei diesem angebracht ist, misst die Drehung des Kollimators 24 und liefert die Drehinformation an die Antriebssteuerung 50. Der Sensor 46 und der Sensor 48 können drahtlos oder über verdrahtete Verbindungen kommunizieren.
• Wenn die Antriebssteuerung 50 von einer der Bedienerschnittstellen 40-44 eine Eingabe empfängt, kann ein drehungsabhängiges Antriebsmodul 56 jeweils die Geschwindigkeiten für das erste und das zweite Antriebsrad 100, 102 in Abhängigkeit von den Drehinformationen, die von einem der Sensoren 46, 48 oder beiden geliefert werden, sowie von der jeweiligen Eingabe von der Bedienerschnittstelle 40-44 bestimmen.
• 3 ist eine schematische Darstellung, die die Ausrichtung der Antriebsanordnung 12 und der Säule 16 im Bezug zueinander darstellt. Das erste und das zweite Antriebsrad 100, 102 sind nahe bei dem hinteren Ende 26 der Antriebsanordnung 12 gezeigt. Das erste und das zweite Schwenkrad 104, 106 sind nahe bei dem vorderen Ende 28 der Antriebsanordnung 12 gezeigt. Zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebsrad 100, 102 ist ein Abstand b ist eingezeichnet.
• Die Antriebsanordnung 12 kann ein Koordinatensystem X_cart , Y_cart aufweisen bzw. bilden. Eine Längsachse 118, die X_cart entspricht, erstreckt sich parallel zu der Länge der Antriebsanordnung 12 und ist zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebsrad 100, 102 zentriert. Die (nicht gezeigte) Säule 16 schwenkt an einem Schwenkpunkt 108 bezogen auf die Antriebsanordnung 12. Unter Bezug auf 2: Ein Zentrum der Säule 16 oder der Welle 54 kann z.B. den Schwenkpunkt 108 festlegen. Die Säule 16 kann ein Koordinatensystem u, v aufweisen. Der Schwenkpunkt 108 ist der Ursprung beider Koordinatensysteme. Wie in 3 gezeigt wird die Säule 16 bezogen auf die Längsachse 118 so geschwenkt, dass eine Zentrallinie 116 des Arms 32 (, die der u-Achse entspricht,) sich unter einem Drehwinkel φ bezogen auf die Längsachse 118 befindet.
• Das erste und das zweite Antriebsrad 100, 102 sind entlang einer Antriebsachsenlinie 112 angeordnet. Ein Abstand R ist zwischen einem Zentralpunkt 114 entlang der Antriebsachsenlinie 112 zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebsrad 100, 102 sowie dem Schwenkpunkt 108 eingezeichnet.
• Der Bediener kann z.B. die Röntgenquellenanordnung 15 über dem Objekt 29 positioniert haben und eine Verschiebung der Röntgenquellenanordnung 15 entlang der u-Achse wünschen oder benötigen. Die positive und die negative Bewegungsrichtung entlang der u-Achse sind mit dem Pfeil 110 bezeichnet. Die Bewegungsrichtung wird durch die Bedienerschnittstelle 40-44 gewählt.
• Eine Bewegung entlang der u-Achse kann durch einen automatischen Antrieb mit der Antriebsanordnung 12 sowie dem ersten und dem zweiten Antriebsrad 100, 102 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in Abhängigkeit von dem Winkel φ erreicht werden. Die Geschwindigkeit enthält eine Geschwindigkeitskomponente, die z.B. in Millimeter (mm) pro Sekunde gemessen werden kann, und eine Richtungskomponente (z.B. vorwärts und rückwärts). Vorwärts kann als zu dem vorderen Ende 28 der Antriebsanordnung hin definiert sein, und rückwärts kann als zu dem hinteren Ende 26 der Antriebsanordnung 12 hin definiert sein.
• Durch Antreiben des ersten und des zweiten Rades 100, 102 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten wird sich die Antriebsanordnung 12 um ein momentanes Zentrum (IC) drehen, das sich an irgendeinem Punkt entlang der Antriebsachsenlinie 112 befindet. Wenn die Geschwindigkeiten an dem ersten und dem zweiten Antriebsrad 100, 102 z.B. jeweils gleich groß, aber entgegengerichtet sind, dann ist IC gleich Null, was dem Mittelpunkt 114 zwischen den beiden Rädern 100, 102 entspricht. Positive Werte für IC befinden sich entlang der Antriebsachsenlinie 112 auf der Seite des ersten Antriebsrades 100, während sich negative Werte von IC entlang der Antriebsachsenlinie 112 auf der Seite des zweiten Antriebsrades 102 befinden. Wenn die Geschwindigkeit an dem ersten Antriebsrad 100 Null beträgt und die Geschwindigkeit an dem zweiten Antriebsrad 102 nicht Null beträgt, dann ist IC gleich b/2, womit es sich bei dem ersten Antriebsrad 100 befindet. Wenn die Geschwindigkeit an dem ersten Antriebsrad 100 nicht Null beträgt und die Geschwindigkeit an dem zweiten Antriebsrad 102 Null beträgt, dann ist IC gleich -b/2, womit es sich an dem zweiten Antriebsrad 102 befindet.
• Wenn der Bediener eine der Bedienerschnittstellen 40-42 betätigt, bestimmt das drehungsabhängige Antriebsmodul 56 die Geschwindigkeiten für das ersten und das zweiten Antriebsrad gestützt auf die folgenden Gleichungen: $${\text{V}}_{\text{1}}{\text{=b*V}}_{\text{t}}\text{*sin}\left(\mathrm{\phi }\right){\text{/2R-V}}_{\text{t}}\text{*cos}\left(\mathrm{\phi }\right)$$

  

  $${\text{V}}_2{\text{=-b*V}}_{\text{t}}\text{*sin}\left(\mathrm{\phi }\right){\text{/2R-V}}_{\text{t}}\text{*cos}\left(\mathrm{\phi }\right),$$

  

  wobei V₁ und V₂ die Geschwindigkeiten des ersten bzw. zweiten Antriebsrades 100, 102 sind. Wenn V positiv ist, wird das zugehörige Antriebsrad in Vorwärtsrichtung angetrieben, und wenn V negativ ist, wird das zugehörige Antriebsrad rückwärts angetrieben. Der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebsrad 100, 102 beträgt b, während R der Abstand zwischen der Antriebsachsenlinie 112 und dem Schwenkpunkt 108 der Säule 16 und V_t die gewünschte Geschwindigkeit (Betrag und Richtung) an dem Schwenkpunkt 108 ist.
• Wie in 3 gezeigt ist φ der Drehwinkel der Säule 16 bezogen auf die Längsachse 118. φ könnte jedoch auch entlang der v-Achse gewählt werden, wie z.B. durch Wahl einer Eingabe auf der Bedienerschnittstelle 40-44, und die Antriebssteuerung 50 berechnet effektiv den Winkel durch Addieren von 90° zu dem Winkel der Säule 16 (φ wie in 3 gezeigt). Es können auch andere Antriebsrichtungen erreicht werden, wie z.B. durch Bestimmung von φ in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Säule 16 sowie dem Drehwinkel des Kollimators 24. Der Kollimatorsensor 48 kann z.B. eine Bewegung des Kollimators bezogen auf die u-Achse erfassen. Die Bedienerschnittstelle 40-44 kann eine Eingabe bereitstellen, die es dem Bediener ermöglicht, eine Bewegung entlang einer vorwärts gerichteten oder einer negativen Kollimationsrichtung auszuwählen, die entlang der u- oder der v-Achse oder weder entlang der u- noch der v-Achse, wie etwa entlang der Linie 120, verlaufen kann. In einer anderen Ausführungsform kann φ von dem Drehwinkel des Kollimators 24 bezogen auf die Säule 16 oder die Antriebsanordnung 12 abhängig sein. Außerdem können die mehreren Knöpfe an der Bedienerschnittstelle 40-44 die Möglichkeit zur Auswahl verschiedener Systemkomponenten und/oder zu verwendenden Richtungen schaffen, wenn der Winkel φ bestimmt wird. Nur als Beispiel könnte die Bedienerschnittstelle 40-44 verschiedene Knöpfe bereitstellen, um eine Bewegung jeweils entlang der X_cart- Y_cart-, u- oder v-Achse anzufordern.
• Wieder mit Bezug auf das Beispiel aus 3: Bei einer Bewegung in der positiven Richtung des Pfeils 110 ist die Geschwindigkeit V_t positiv. V_t kann kleiner bzw. langsamer sein als die Geschwindigkeit, die ermöglicht wird, wenn das System 10 unter Verwendung des Antriebshandgriffs 38 über längere Strecken gefahren wird, wie z.B. von einem Raum zu einem anderen. In einer Ausführungsform kann der Betrag von V_t auf eine vorbestimmte Zahl eingestellt werden, wie etwa zum Erreichen einer maximalen Bewegung von z.B. 100 mm pro Sekunde oder 50 mm pro Sekunde. Es sollte erkannt werden, dass der Betrag von V_t auch zum Erreichen anderer Geschwindigkeiten eingestellt werden kann. In einer anderen Ausführungsform kann der Betrag von V_t in Abhängigkeit von dem Drehwinkel φ variiert werden, wobei V_t innerhalb eines vorbestimmten Bereiches von φ größer bzw. schneller ist.
• Wenn das erste und das zweite Antriebsrad 100, 102 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in Abhängigkeit von dem Drehwinkel φ angetrieben werden, dreht sich die Antriebsanordnung 12 um ein IC, das entlang der Antriebsachsenlinie 112 angeordnet ist, und der Schwenkpunkt 108 bewegt sich entlang der u-Achse (oder einer anderen ausgewählten Achse oder Richtung). Der Bediener kann die Bremse an der Säule 16 lösen, wenn die Antriebsanordnung 12 angetrieben wird, wodurch es der Säule 16 ermöglicht wird, rotatorisch zu „schwimmen“. Der Bediener kann dann manuell den Drehwinkel φ zwischen der Säule 16 und der Längsachse 118 einstellen, um entweder die Bewegung entlang der u-Achse beizubehalten oder die Bewegungsrichtung zu ändern. Wenn sich der Drehwinkel φ ändert, berechnet das drehungsabhängige Antriebsmodul 56 die Geschwindigkeiten für das erste und das zweite Antriebsrad 100, 102 jeweils dynamisch neu, so dass der Schwenkpunkt 108 sich weiterhin entlang der u-Achse oder einer anderen gewünschten Bewegungsrichtung verschiebt. Wenn sich der Drehwinkel φ ändert, kann sich die Antriebsanordnung 12 um ein anderes IC drehen.
• Die dynamische Änderung der Geschwindigkeiten kann auch für eine vorbestimmte Zeitdauer, wie etwa 5 Sekunden, oder eine vorbestimmte Wegstrecke der Bewegung auf das erste und das zweite Antriebsrad 100, 102 angewandt werden. Der Bediener kann dann eine oder mehrere der Bedienerschnittstellen 40-42 auswählen oder betätigen müssen, um die Einheit um eine weitere Wegstrecke zu bewegen. In einer anderen Ausführungsform kann das drehungsabhängige Antriebsmodul 56 die Geschwindigkeiten berechnen und das erste und/oder das zweite Antriebsrad 100, 102 bewegen, während der Bediener die Bedienerschnittstelle 40-42 in einer eingeschalteten bzw. „ON“-Stellung hält. Das drehungsabhängige Antriebsmodul 56 hält die Bewegung an, wenn die Bedienerschnittstelle 40-42 sich in einer ausgeschalteten bzw. 2 „OFF“-Stellung befindet. In einer Ausführungsform kann die Säule 16 blockiert sein, wenn der Bediener die Bedienerschnittstelle 40-44 wählt. Die Antriebsanordnung 12 kann eine (nicht gezeigte) Säulenantriebseinrichtung enthalten, die die Winkelstellung der Säule 16 bezogen auf die Längsachse 118 automatisch anpassen kann, um den Drehwinkel φ beizubehalten.
• Ein mobiles Bildgebungssystem 10 enthält eine motorisierte Antriebsanordnung 12 mit einem ersten und einem zweiten Antriebsrad 100, 102, die mit der motorisierten Antriebsanordnung 12 verbunden sind. Eine Säule 16 ist mit der motorisierten Antriebsanordnung 12 verbunden und erstreckt sich von dieser ausgehend aufrecht nach oben und ist um einen Schwenkpunkt 108 drehbar. Ein Arm 32 ist mit der Säule 16 verbunden und enthält eine Strahlungsquelle 15, die an einem äußeren Ende des Arms angebracht ist. Eine Längsachse 118 erstreckt sich parallel zu der Länge des mobilen Bildgebungssystems 10 und ist zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebsrad 100, 102 zentriert. Eine Steuerung 50 ist dazu eingerichtet, eine erste und eine zweite Geschwindigkeit zum Antreiben des ersten und des zweiten Antriebsrades 100, 102 in Abhängigkeit von einem Drehwinkel der Säule 16 bezogen auf die Längsachse 118 zu bestimmen.
• Es sollte erkannt werden, dass es beabsichtigt ist, dass die obige Beschreibung nur darstellend und nicht beschränkend ist. Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele (und/oder Aspekte derselben) könnten z.B. auch in Kombination miteinander angewandt werden. Außerdem könnten zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von ihrem Bereich abzuweichen. Während es beabsichtigt ist, dass die Dimensionen und Arten von hierin beschriebenen Materialien die Parameter der Erfindung definieren, sind sie in keiner Weise beschränkend, sondern nur beispielhafte Ausführungsformen. Beim Durchsehen der obigen Beschreibung werden Fachleuten zahlreiche weitere Ausführungsformen einfallen. Der Bereich der Erfindung soll daher unter Bezug auf die beigefügten Ansprüche mit dem vollen Bereich der Äquivalente festgelegt werden, die derartigen Ansprüchen zustehen. In den beigefügten Ansprüchen werden die Ausdrücke „enthalten“ und „bei dem/der/denen“ etc. als äquivalent zu entsprechenden Ausdrücken wie „aufweisen“ und „wobei“ etc. verwendet. Darüber hinaus werden in den folgenden Ansprüchen die Ausdrücke „erster“, „zweiter“ und „dritter“ etc. nur als Kennzeichnung verwendet, wobei es nicht beabsichtigt ist, zahlenmäßige Anforderungen an deren Objekte zu stellen.
• Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele zum Offenbaren der Erfindung, die die beste Art enthalten, und ermöglicht auch jedem Fachmann, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, einschließlich der Herstellung und Verwendung beliebiger Vorrichtungen oder Systeme und der Ausführung beliebiger enthaltener Verfahren. Der patentierbare Bereich der Erfindung ist durch die Ansprüche festgelegt und kann weitere Beispiele umfassen, die Fachleuten einfallen. Es ist beabsichtigt, dass derartige weitere Beispiele innerhalb des Bereiches der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die nicht von dem Wortlaut der Ansprüche abweichen, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Abweichungen vom Wortlaut der Ansprüche enthalten.
• Bezugszeichenliste

10

Mobiles Bildgebungssystem

12

Antriebsanordnung

14

Bedienerkonsole

15

Röntgenquellenanordnung

16

Säule

18

Hintere Antriebsräder

20

Vordere Räder

22

Röntgenröhrengehäuse

24

Kollimator

26

Hinteres Ende

27

Bildgebungssteuerung

28

Vorderes Ende

29

Objekt

30

Tisch

32

Arm

34

Strahlungsquelle

36

Röntgendetektor

37

Kabel

38

Antriebshandgriff

40

Bedienerschnittstelle

42

Bedienerschnittstelle

44

Bedienerschnittstelle

46

Sensor

48

Kollimatorsensor

50

Antriebssteuerung

52

Nothalteinrichtung

54

Welle

56

Drehungsabhängiges Antriebsmodul

100

Erstes Antriebsrad

102

Zweites Antriebsrad

108

Schwenkpunkt

110

Pfeil

112

Antriebsachsenlinie

114

Zentralpunkt

116

Zentrallinie

118

Längsachse

120

Linie

Claims (10)

1. Mobiles Bildgebungssystem (10), das aufweist: eine motorisierte Antriebsanordnung (12); ein erstes und ein zweites Antriebsrad (100, 102), die mit der motorisierten Antriebsanordnung (12) verbunden sind; eine Säule (16), die mit der motorisierten Antriebsanordnung (12) verbunden ist und sich von dieser aufwärts erstreckt, wobei die Säule (16) um einen Schwenkpunkt (108) drehbar ist; einen Arm (32), der mit der Säule (16) verbunden ist, wobei der Arm (32) eine Strahlungsquelle (15) aufweist, die an einem äußeren Ende des Arms angebracht ist; eine Längsachse (118), die sich parallel zu der Länge des mobilen Bildgebungssystems (10) erstreckt und zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebsrad (100, 102) zentriert ist; und eine Steuerung (50), die zum Bestimmen einer ersten Geschwindigkeit zum Antreiben des ersten Antriebsrades (100) und einer zweiten Geschwindigkeit zum Antreiben des zweiten Antriebsrades (102) in Abhängigkeit von einem Drehwinkel der Säule (16) bezogen auf die Längsachse (118) eingerichtet ist.
2. System (10) nach Anspruch 1, bei dem die Steuerung (50) weiterhin dazu eingerichtet ist, die erste und/oder die zweite Geschwindigkeit dynamisch zu ändern, wenn sich der Drehwinkel der Säule (16) ändert.
3. System (10) nach Anspruch 1, das weiterhin wenigstens eine Bedienerschnittstelle (40, 42, 44) aufweist, wobei die Steuerung (50) weiterhin dazu eingerichtet ist, eine Eingabe von der wenigstens einen Bedienerschnittstelle (40, 42, 44) zu empfangen, wobei die Eingabe eine Anforderung einer Bewegung des ersten und zweiten Antriebsrades (100, 102) zum Bewegen des mobilen Bildgebungssystems (10) in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Säule (16) kennzeichnet.
4. System (10) nach Anspruch 1, das weiterhin eine Bedienerschnittstelle (40) aufweist, wobei die Steuerung (50) weiterhin dazu eingerichtet ist, eine Eingabe von der Bedienerschnittstelle (40) zu empfangen, wobei die Eingabe eine Anforderung einer Bewegung des ersten und zweiten Antriebsrades (100, 102) in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Säule (16) sowie eine Anforderung zum Beenden einer Bewegung des ersten und zweiten Antriebsrades (100, 102) kennzeichnet.
5. System (10) nach Anspruch 1, bei dem die Steuerung (50) weiterhin die erste und die zweite Geschwindigkeit in Abhängigkeit von einem Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebsrad (100, 102) und/oder einer gewünschten Geschwindigkeit bestimmt.
6. System (10) nach Anspruch 1, bei dem die Steuerung (50) weiterhin die erste und die zweite Geschwindigkeit (100, 102) in Abhängigkeit von einem Abstand entlang der Längsachse zwischen dem Schwenkpunkt (108) und dem ersten und dem zweiten Antriebsrad (100, 102) bestimmt.
7. System (10) nach Anspruch 1, bei dem die erste und die zweite Geschwindigkeit eine Richtungskomponente und eine Geschwindigkeitskomponente aufweisen.
8. System (10) nach Anspruch 1, bei dem die Strahlungsquelle (15) eine Röntgenstrahlungsquelle ist.
9. System (10) nach Anspruch 1, das weiterhin wenigstens eine Bedienerschnittstelle (40, 42, 44) aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine Bewegung des ersten und des zweiten Antriebsrades (100, 102) in Abhängigkeit von dem Drehwinkel anzufordern, wobei die wenigstens eine Bedienerschnittstelle (40, 42, 44) einen Knopf, einen Kippschalter, einen Joystick, einen Kraftverstärkerhandgriff, eine Tastatur, einen Berührungsbildschirm und/oder eine Fernsteuerung aufweist.
10. System (10) nach Anspruch 1, das weiterhin einen Sensor (46) aufweist, der nahe bei der Säule (16) angebracht ist, wobei der Sensor (46) den Drehwinkel der Säule (16) erfasst.

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