DE102012201608A1

DE102012201608A1 - Medizinanlage und Verfahren zur Bestimmung der Masse eines Patienten

Info

Publication number: DE102012201608A1
Application number: DE102012201608A
Authority: DE
Inventors: Norbert Holzki
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2013-08-08
Also published as: WO2013113460A1; CN204306837U

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Medizinanlage (2), insbesondere einen Computertomographen, mit einem Patientenlagerungstisch (4), wobei der Patientenlagerungstisch (6) mit Hilfe eines Motors (6) verstellbar ist und wobei eine Steuerungseinheit (12) für den Motor (6) vorgesehen ist, die derart eingerichtet ist, dass im Rahmen eines Messvorgangs eine Leistungsaufnahme des Motors (6) während einer Verstellung ermittelt und darauf basierend die Masse eines Patienten (14) bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Medizinanlage, insbesondere einen Computertomographen, mit einem Patientenlagerungstisch und ein Verfahren zur Bestimmung der Masse eines Patienten mit Hilfe einer entsprechenden Medizinanlage.
Im Vorfeld einer Untersuchung eines Patienten mit Hilfe eines Computertomographen werden patientenspezifische Daten, wie beispielsweise die Körpergröße und das Körpergewicht des Patienten, vom Bedienpersonal über eine Bedienkonsole und entsprechend vorgegebene Eingabefelder in den Computertomographen eingegeben. Auf diese Weise wird der Computertomograph für jede Untersuchung an die speziellen Bedürfnisse des Patienten angepasst.
Das Patientengewicht oder die Masse des Patienten ist dabei von besonderer Bedeutung, da unter anderem auf der Basis des Patientengewichts zum Beispiel die Strahlungsdosis bestimmt wird, der der Patient im Rahmen der Untersuchung ausgesetzt wird. Insbesondere bei sedierten Patienten oder Traumapatienten ist diese wichtige Information nicht immer bekannt und muss dementsprechend für die Untersuchung ermittelt werden.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache Lösung zur Bestimmung der Masse eines Patienten für die Nutzung einer Medizinanlage anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Medizinanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die rückbezogenen Ansprüche beinhalten teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen dieser Erfindung.
Bei jener Medizinanlage handelt es sich insbesondere um einen Computertomographen und sie umfasst einen Patientenlagerungstisch, wobei der Patientenlagerungstisch mit Hilfe eines Motors verstellbar ist und wobei eine Steuerungseinheit für den Motor vorgesehen ist, die derart eingerichtet ist, dass im Rahmen eines Messvorgangs eine Leistungsaufnahme des Motors während einer Verstellung ermittelt und basierend auf der ermittelten Leistungsaufnahme die Masse eines Patienten bestimmt wird. Bei diesem Messvorgang handelt es sich vorzugsweise um einen vollautomatischen Messvorgang, welcher entweder von einem Bediener des Computertomographen initiiert wird oder aber automatisch vor jeder Untersuchung durchgeführt wird. Der hierdurch bestimmte Wert für die Masse des Patienten wird daraufhin in der Medizinanlage zumindest zeitweise gespeichert und steht in der Folge für die Anpassung der Einstellungen der Medizinanlage für die jeweilige Untersuchung des jeweiligen Patienten zur Verfügung. Eine manuelle Eingabe dieser Information durch einen Bediener ist somit nicht mehr notwendig.
Die Bestimmung der Masse des Patienten erfolgt dabei unter Ausnutzung des Energieerhaltungssatzes, wobei gemäß einer besonders einfachen Ausführung näherungsweise davon ausgegangen wird, dass die gesamte aufgenommene Leistung des Motors in kinetische Energie des Patientenlagerungstisches mitsamt dem darauf positionierten Patienten umgewandelt wird. Entsprechend einer alternativen Ausgestaltung werden hingegen in der Energiebilanz zusätzlich Reibungsverluste und/oder elektrische Verluste mitberücksichtigt.
Von Vorteil ist weiter eine Ausgestaltung der Medizinanlage, bei der als Motor ein Elektromotor vorgesehen ist und bei der der Elektromotor über einen steuerbaren Umrichter mit elektrischer Energie versorgt wird. Eine derart gestaltete Vorrichtung zur Verstellung des Patientenlagerungstisches hat sich bei Medizinanlagen bereits bewährt, weswegen Medizinanlagen mit einem solchen Verstellmechanismus sehr verbreitet sind. Eben diese Medizinanlagen lassen sich mit verhältnismäßig geringem technischen und finanziellen Aufwand zu einer hier vorgestellten Medizinanlage aufrüsten.
In vorteilhafter Weiterbildung wird zur Ermittlung der Leistungsaufnahme des Elektromotors die Stromaufnahme des Umrichters erfasst. Zur Versorgung von Elektromotoren eingesetzte Umrichter zeichnen sich heutzutage durch einen sehr hohen Wirkungsgrad aus, weswegen selbst eine vereinfachte Energiebilanz, nach der die gesamte vom Umrichter aufgenommene elektrische Energie in kinetische Energie des Patientenlagerungstisches mitsamt des Patienten umgewandelt wird, eine recht gute Näherung darstellt. Zudem werden entsprechende Umrichter typischerweise mit Hilfe eines Regelkreises lastabhängig gesteuert, so dass die Leistungsaufnahme der vom Umrichter versorgten Last oder aber die Leistungsaufnahme des Umrichters selbst, gegeben durch die entsprechende Stromaufnahme, als Information ohnehin zur Verfügung steht. In diesem Fall ist typischerweise zur Ermittlung der Leistungsaufnahme des Elektromotors bzw. des Umrichters keinerlei zusätzliche Hardware notwendig. Stattdessen lässt sich eine entsprechende Zusatzfunktion für die Medizinanlage dadurch realisieren, dass ein zusätzliches Programm in die Steuerungseinheit implementiert wird.
Zweckmäßig ist des Weiteren eine Ausgestaltung der Medizinanlage, bei der zur Bestimmung der Geschwindigkeit und/oder der Geschwindigkeitsänderung des Patientenlagerungstisches eine Drehzahl des Motors, insbesondere des Elektromotors, ermittelt wird. Über die Geschwindigkeit bzw. die Geschwindigkeitsänderung ist dann in Abhängigkeit der Masse des Patientenlagerungstisches mitsamt des Patienten die kinetische Energie des Patientenlagerungstisches mitsamt des Patienten gegeben. Eine derartige Vorrichtung zur Bestimmung der Drehzahl des Motors ist in vielen Fällen ohnehin vorgesehen, so dass auch hier keine zusätzliche Hardware notwendig ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Medizinanlage erfolgt im Rahmen des Messvorgangs eine rein horizontale Verstellung des Patientenlagerungstisches. Eine entsprechende horiozontale Verstellung des Patientenlagerungstisches ist in der Regel im Vorfeld einer jeden Untersuchung notwendig, um den Patienten für die jeweilige Untersuchung günstig zu positionieren, so dass der entsprechende Messvorgang günstigerweise zusammen mit dieser Positionierung vollautomatisch erfolgen kann. Ein separat von einem Bediener initialisierter Messvorgang ist dann nicht notwendig. Hierdurch lässt sich insbesondere der Bedienkomfort für das Bedienpersonal weiter erhöhen.
Von Vorteil ist darüber hinaus eine Medizinanlagenvariante, bei der im Rahmen des Messvorgangs die Leistungsaufnahme des Motors während einer Beschleunigungsphase ermittelt und darauf basierend die Masse des Patienten bestimmt wird. Dabei wird bevorzugt eine vereinfachte Energiebilanz zugrunde gelegt, bei der insbesondere Reibungsverluste vernachlässigt werden. Hierdurch wird der Aufwand für die Auswertung der Daten besonders gering gehalten.
Von Vorteil ist es zudem, Randeffekte zu Beginn und gegen Ende des Messvorgangs zu vernachlässigen, weswegen zum Beispiel Messdaten, die zu Beginn des Messvorgangs und/oder gegen Ende des Messvorgangs ermittelt werden, nicht mit ausgewertet und bei der Bestimmung der Masse des Patienten nicht mitberücksichtigt werden. Alternativ hierzu wird die Leistungsaufnahme des Motors und damit der eigentliche Messvorgang lediglich in einem vorgegebenen Drehzahlbereich des Motors ermittelt, also zum Bespiel in einem Drehzahlbereich von 10 % bis 90 % der Maximaldrehzahl. Auf diese Weise werden Anlauf- und Bremseffekte von der Auswertung ausgenommen, wodurch sich die Anfälligkeit für Messfehler deutlich reduzieren lässt.
Zweckmäßig ist überdies eine Medizinanlage, bei der im Rahmen eines Justagevorgangs oder einer Justagefahrt die Leistungsaufnahme des Motors während einer Verstellung ermittelt und darauf basierend die Masse des Patientenlagerungstisches bestimmt wird. Im Gegensatz zum Messvorgang befindet sich während des Justagevorgangs kein Patient auf dem Patientenlagerungstisch und der bei der Justagefahrt oder bei dem Justagevorgang ermittelte Wert der Masse des Patientenlagerungstisches wird bevorzugt dauerhaft in einem Speicher der Medizinanlage hinterlegt.
Die gestellte Aufgabe, eine einfache Lösung zur Bestimmung der Masse eines Patienten für die Nutzung einer Medizinanlage anzugeben, wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Jenes Verfahren dient zur Bestimmung der Masse eines Patienten mit Hilfe einer Medizinanlage, die einen Patientenlagerungstisch umfasst, der mit Hilfe eines Motors verstellbar ist, und die eine Steuerungseinheit für den Motor umfasst, wobei im Rahmen eines Messvorgangs eine Leistungsaufnahme des Motors während einer Verstellung des Patientenlagerungstisches, auf dem der Patient positioniert ist, ermittelt wird und wobei basierend auf der ermittelten Leistungsaufnahme die Masse des Patienten bestimmt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 in einer Blockschaltbilddarstellung eine Medizinanlage mit einer Vorrichtung zur Bestimmung der Masse eines Patienten und
2 in einer Blockschaltbilddarstellung die Vorrichtung.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei der hier exemplarisch beschriebenen Medizinanlage 2 handelt es sich um einen Computertomographen. Dieser umfasst einen Patientenlagerungstisch 4, einen im Wesentlichen aus drei Elektromotoren 6 aufgebauten Verstellmechanismus für den Patientenlagerungstisch 4, eine Röntgenstrahlungsquelle 8, einen Röntgenstrahlungsdetektor 10 und eine zentrale Steuerungseinheit 12 für den Verstellmechanismus, die Röntgenstrahlungsquelle 8 sowie den Röntgenstrahlungsdetektor 10.
Mit Hilfe des Verstellmechanismuses und der Steuerungseinheit 12 wird im Vorfeld einer jeden Untersuchung eines Patienten 14 die Masse des Patienten 14 bestimmt und der Wert der Masse wird nachfolgend zur Abstimmung der Medizinanlage 2 auf die jeweilige Untersuchung des jeweiligen Patienten 14 herangezogen. Hierzu wird der Patient 14 zunächst auf dem Patientenlagerungstisch 4 positioniert und mit Hilfe des Verstellmechanismuses wird der Patientenlagerungstisch 4 mitsamt dem Patienten 14 in eine für die spätere Untersuchung vorgesehene Position relativ zur Röntgenstrahlungsquelle 8 und zum Röntgenstrahlungsdetektor 10 verfahren. Dabei werden die drei Elektromotoren 6 nacheinander angesteuert, wodurch der Patientenlagerungstisch 4 nacheinander jeweils entlang einer der drei Raumachsen eines kartesischen Koordinatensystems bewegt wird. Während einer jeden Bewegung entlang einer der Raumachsen des kartesischen Koordinatensystems wird die Drehzahl des für die entsprechende Bewegung zuständigen Elektromotors 6 mit Hilfe eines Sensors 16 überwacht, so dass hierdurch die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Patientenlagerungstisches 4 in der Steuerungseinheit 12 als Information zur Verfügung steht. Gleichzeitig wird mit Hilfe der Steuerungseinheit 12 die Stromaufnahme eines Umrichters 18 ermittelt, über den der entsprechende Elektromotor 6 mit elektrischer Energie versorgt wird.
Basierend auf diesen Daten wird schließlich in der Steuerungseinheit 12 unter Ausnutzung des Energieerhaltungssatzes die Masse des Patienten 14 bestimmt. Dabei wird dem Auswertealgorithmus eine vereinfachte Energiebilanz zugrunde gelegt, gemäß derer die vom Umrichter 18 aufgenommene elektrische Energie der Änderung der kinetischen Energie des Patientenlagerungstisches 4 mitsamt dem Patienten 14 entspricht. Dementsprechend werden Verluste durch Reibung oder elektrische Verluste im Auswertealgorithmus nicht mitberücksichtigt und die entsprechende Messung erfolgt in einer Beschleunigungsphase während der Verstellung des Patientenlagerungstisches 4. Zudem wird der entsprechende Elektromotor 6 bevorzugt derart angesteuert, dass für den Patientenlagerungstisch 4 während der Erfassung der Daten für die Auswertung eine konstante Beschleunigung gegeben ist und die Messung erfolgt in einem Drehzahlbereich des Elektromotors 6 zwischen 15% und 98% der Maximaldrehzahl. Auf diese Weise wird eine negative Beeinflussung der Messgenauigkeit und der Reproduzierbarkeit der Messwerte durch Anlauf- und Bremseffekte vermieden.
Die im Auswertealgorithmus mitberücksichtigte Masse des Patientenlagerungstisches 4 wird schließlich in einem dem Messvorgang vorgelagerten Justage- oder Kalibrierungsvorgang bestimmt, wobei in diesem Fall eine analoge Messung erfolgt, bei der der Patientenlagerungstisch 4 ohne einen darauf positionierten Patienten 14 verfahren wird.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.

Claims

Medizinanlage (2), insbesondere Computertomograph, mit einem Patientenlagerungstisch (4), wobei der Patientenlagerungstisch (6) mit Hilfe eines Motors (6) verstellbar ist und wobei eine Steuerungseinheit (12) für den Motor (6) vorgesehen ist, die derart eingerichtet ist, dass im Rahmen eines Messvorgangs eine Leistungsaufnahme des Motors (6) während einer Verstellung ermittelt und darauf basierend die Masse eines Patienten (14) bestimmt wird.
Medizinanlage (2) nach Anspruch 1, wobei als Motor (6) ein Elektromotor (6) vorgesehen ist und wobei der Elektromotor (6) über einen steuerbaren Umrichter (18) mit elektrischer Energie versorgt wird.
Medizinanlage (2) nach Anspruch 2, wobei zur Ermittlung der Leistungsaufnahme des Elektromotors (6) die Stromaufnahme des Umrichters (18) erfasst wird.
Medizinanlage (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zur Bestimmung der Geschwindigkeit und/oder der Geschwindigkeitsänderung des Patientenlagerungstisches (4) eine Drehzahl des Motors (6) ermittelt wird.
Medizinanlage (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei im Rahmen des Messvorgangs eine rein horizontale Verstellung des Patientenlagerungstisches (4) erfolgt.
Medizinanlage (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei im Rahmen des Messvorgangs die Leistungsaufnahme des Motors (6) während einer Beschleunigungsphase ermittelt und darauf basierend die Masse des Patienten (14) bestimmt wird.
Medizinanlage (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Randeffekte zu Beginn und gegen Ende des Messvorgangs vernachlässigt werden.
Medizinanlage (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Randeffekte zu Beginn und gegen Ende des Messvorgangs dadurch vernachlässigt werden, dass die Leistungsaufnahme des Motors (6) in einem vorgegebenen Drehzahlbereich des Motors (6) ermittelt wird.
Medizinanlage (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei im Rahmen eines Justagevorgangs die Leistungsaufnahme des Motors (6) während einer Verstellung ermittelt und darauf basierend die Masse des Patientenlagerungstisches (4) bestimmt wird.
Verfahren zur Bestimmung der Masse eines Patienten (14) mit Hilfe einer Medizinanlage (2), die einen Patientenlagerungstisch (4) umfasst, der mit Hilfe eines Motors (6) verstellbar ist, und die eine Steuerungseinheit (12) für den Motor (6) umfasst, wobei im Rahmen eines Messvorgangs eine Leistungsaufnahme des Motors (6) während einer Verstellung des Patientenlagerungstisches (4), auf dem der Patient (14) positioniert ist, ermittelt wird und wobei basierend auf der ermittelten Leistungsaufnahme die Masse des Patienten (14) bestimmt wird.