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Vorrichtungen zur 3D-Datenerfassung werden auch als CT- oder MRT-Geräte zur Untersuchung von Menschen eingesetzt. Derartige Geräte weisen häufig ein C-Bogen-System auf, an dem der zu untersuchende Mensch auf einer Vorrichtung liegend vorbei transportiert wird. Dies geschieht üblicherweise in tunnelartigen Vorrichtungen, bei denen ein feststehendes C-Bogen-System eingesetzt wird und das Untersuchungsobjekt linear durch das C-Bogen-System hindurch gefördert wird. Bei Menschen kann die Enge des Tunnelsystems zu Beklemmungen führen. Des Weiteren können die Aufnahmewinkel nur sehr eingeschränkt variiert werden.
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Aus dem Dokument
DE 10 2009 037 477 B4 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei der das C-Bogen-System von einem Roboter gehalten wird und von diesem in unterschiedlichster Art und Weise bewegt werden kann. Dieses System erlaubt unterschiedlichste Aufnahmewinkel und arbeitet ohne eine tunnelartige Abschirmung. Der eingesetzte Roboter entspricht grundsätzlich einem herkömmlichen Industrieroboter, der diverse Freiheitsgrade bei der Bewegung des C-Bogen-Systems ermöglicht. Ein derartiges System benötigt jedoch erheblich Platz und ist darüber hinaus ausgesprochen kostspielig. Mögliche Einsatzgebiete sind daher beschränkt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur 3D-Datenerfassung mittels einer Reihe von Projektionsbildern eines Untersuchungsobjekts aus unterschiedlichen Aufnahmewinkeln mit einem C-Bogen-System zu schaffen, das eine Vielzahl unterschiedlicher Aufnahmewinkel ermöglicht, einen geringen Platzbedarf hat und dabei kostengünstig zu fertigen ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die neuartige Vorrichtung weist einen Standfuß auf, der die gesamte Apparatur trägt. Dieser ist mit einer stehenden, säulenartigen Halterung versehen, die mit zumindest einem Führungselement versehen ist, an dem ein Gelenkmechanismus verschieblich gelagert ist. Der Gelenkmechanismus trägt das C-Bogen-System und erlaubt eine Bewegung des C-Bogen-Systems um mindestens zwei Achsen. Durch die verschiebliche Lagerung des Gelenkmechanismus an der säulenartigen Halterung kann das C-Bogen-System auf unterschiedlichen Höhen positioniert werden. Durch den Gelenkmechanismus, der eine Verschwenkung in zwei getrennten Achsen erlaubt, erschließen sich eine Vielzahl unterschiedlicher Aufnahmewinkel. Durch die Verschieblichkeit in der Höhe und die genannte Verschwenkbarkeit des C-Bogen-Systems kann die Vorrichtung aber auch in einen äußerst kompakten Ruhezustand gebracht werden, was anhand des konkreten Ausführungsbeispiels deutlich gemacht werden wird. Zur Bewegung des Gelenkmechanismus, respektive des C-Bogen-Systems, ist zumindest ein Antriebssystem vorgesehen, das steuer- oder regelbar ist. Dieses kann eine Vielzahl von getrennt steuer- und regelbaren Antrieben umfassen.
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Um den Gelenkmechanismus und mit diesem das C-Bogen-System in der Höhe verstellen zu können, kann das Führungssystem aus zumindest einer Führungsschiene, bevorzugt zwei Führungsschienen, und einem in der Führungsschiene laufenden Schlitten bestehen. Zweckmäßig ist die Führungsschiene, bzw. die Führungsschienen, dabei an der säulenartigen Halterung vorgesehen und der Schlitten am Gelenkmechanismus. Grundsätzlich ist jedoch auch eine umgekehrte Gestaltung möglich. Soll eine möglichst kompakte Bauweise angestrebt werden, kann darüber hinaus das Führungssystem bzw. Führungselement selbst wiederum verschieblich an der säulenartigen Halterung vorgesehen sein. Hierdurch ergibt sich ein Teleskopeffekt, so dass die Höhe der säulenartigen Halterung relativ gering ausfallen kann und dennoch eine hinreichende Höhe des C-Bogen-Systems beim kompletten Ausfahren erreicht werden kann. Es ergibt sich so eine ausgesprochen kompakte Bauweise, wie sie auch beim bevorzugten Ausführungsbeispiel realisiert wurde. Auch die Ausbildung des Gelenkmechanismus mit der Möglichkeit, das C-Bogen-System um zwei Achsen verschwenken zu können, trägt zu einer kompakten Bauweise bzw. einer kompakten Ruhestellung des Geräts bei, da das C-Bogen-System in der Ruhestellung so verschwenkt werden kann, dass dessen Enden nach unten weisen. Die Kompaktheit dieser Ausführungsform dürfte bereits bei Betrachtung der anliegenden Figuren deutlich werden.
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Der Gelenkmechanismus weist ein Element auf, das gegenüber der Halterung um eine erste Achse verschwenkbar ist und ist darüber hinaus um eine weitere Achse verschwenkbar. Das C-Bogen-System wird vom Gelenkmechanismus getragen und kann somit auf einfache Weise in unterschiedlichste Aufnahmepositionen gebracht werden. Im Allgemeinen hat sich eine Verschwenkbarkeit um jeweils bis zu 90 Grad als vorteilhaft erwiesen, um einerseits hinreichend unterschiedliche Aufnahmewinkel zu ermöglichen und andererseits eine kompakte Ruhestellung zu ermöglichen. Für bestimmte Anwendungen kann aber auch eine Verschwenkbarkeit von über 90 Grad durchaus vorteilhaft sein, da sich damit noch weitere mögliche Positionierungen des C-Bogen-Systems ergeben.
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Das C-Bogen-System kann mit einem Element des Gelenkmechanismus fest verbunden sein, das gegenüber einem weiteren Element des Gelenkmechanismus um die genannten zwei unterschiedlichen Achsen verschwenkbar ist. Das weitere Element des Gelenkmechanismus kann schlittenartig in Führungsschienen des Führungselements gelagert sein und auf diese Weise an der Halterung auf- und abgefahren werden. Es ist aber auch eine Gestaltung denkbar, bei der der Gelenkmechanismus ein erstes Element aufweist, das an der Halterung verschieblich gelagert ist und ein zweites Element, das gegenüber dem ersten Element um lediglich eine Achse verschwenkbar ist. In diesem Fall ist ein weiteres drittes Element vorgesehen, dass das C-Bogen-System trägt und gegenüber dem zweiten Element um die gewünschte zweite Achse verschwenkbar ist. Letztendlich kommt es auf die Freiheitsgrade des C-Bogen-Systems an. Ob diese mittels eines Gelenkmechanismus, der zwischen zwei Elementen eine Verschwenkung um zwei getrennte Achsen ermöglicht, erreicht wird oder mittels eines Mechanismus, der über mehrere Elemente jeweils eine Verschwenkung gegenüber einer Achse vornimmt, spielt dabei keine Rolle.
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Um zum einen diverse Aufnahmepositionen zu gewährleisten und zum anderen eine kompakte Ruheposition zu ermöglichen, hat sich eine Gestaltung bewährt, bei der die beiden Schwenkachsen im rechten Winkel zu einander stehen und dabei parallel zur Horizontalen angeordnet sind. Die sich damit ergebenden Möglichkeiten werden anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels im Detail diskutiert.
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Die beschriebene Vorrichtung erlaubt bei kompakter Bauweise auch eine Untersuchung eines Menschen in stehender Haltung. Dies ist für verschiedene Anwendungen von großem Vorteil, da die stehende Haltung die natürliche Position des Menschen darstellt, wohingegen in der liegenden Haltung Organe sich gegenüber der stehenden Haltung verschieben oder gar deformiert werden. Mit der beschriebenen Vorrichtung wird bei einer Vielzahl von Anwendungen eine Untersuchung am freistehenden Menschen möglich. Diese weist die genannten Vorteile auf und vermeidet Beeinträchtigung in der natürlichen Haltung. Für bestimmte Untersuchungen ist jedoch auch eine Untersuchung in stehender Haltung und gleichzeitiger Fixierung der Untersuchungsposition möglich, ohne Qualitätseinbu-ßen zu erleiden. Soll beispielsweise eine Untersuchung am Unterleib, zum Beispiel Prostata, durchgeführt werden, wirkt sich eine Fixierung des Oberkörpers nicht negativ aus. Besonders bei älteren oder gebrechlichen Menschen kann eine Hilfe, die die Person in der stehenden Haltung stützt, sehr hilfreich sein. Hierzu können separate Einrichtungen, die mit der Person in Kontakt gebracht werden, zum Einsatz kommen, oder auch Halteeinrichtungen, die mit der Vorrichtung verbunden sind.
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Die beschriene Vorrichtung kann aufgrund ihrer kompakten Bauart auch als mobiles Gerät ausgeführt werden, indem der Standfuß mit Rollen oder Rädern versehen ist, die eine leichte Verfahrbarkeit der gesamten Vorrichtung ermöglichen. Selbstverständlich können bei einer derartigen Gestaltung Bremsen oder Blockiersysteme vorgesehen sein, um ein unerwünschtes Bewegen bzw. Depositionieren des Gerätes aus der gewünschten Position zu vermeiden.
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Die Erfindung wird näher anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und der anliegenden 1 bis 6 beschrieben.
- 1 und 2 zeigen die Vorrichtung beim Abtasten eines Menschen in stehender Haltung.
- 3 zeigt die Vorrichtung in der Ruheposition.
- 4 zeigt die Vorrichtung mit aus der Ruheposition ausgefahrenem Führungselement.
- 5 zeigt die Vorrichtung mit in die Vertikale verschwenktem C-Bogen-System.
- 6 zeigt die Vorrichtung mit in die Horizontale verschwenktem C-Bogen-System.
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In 1 und 2 ist die Vorrichtung in der Arbeitsposition beim Scannen eines Menschen dargestellt. Gut zu sehen ist der stabile Standfuß 1, an dem eine vertikal stehende, säulenartige Halterung 2 befestigt ist. Diese trägt ein Führungselement 3, an dem ein Gelenkmechanismus 4 verschieblich gelagert ist. Das Führungselement 3 weist zwei Führungsschienen 6 auf, die ein erstes Teil 7 des Gelenkmechanismus 4 in der Art eines Schlittens aufnehmen, so dass der Gelenkmechanismus 4 in der Höhe in den Führungsschienen 6 horizontal verschieblich gelagert ist. Der Antrieb erfolgt über einen nicht dargestellten elektrischen Antrieb. Das C-Bogen-System 5 wird vom Gelenkmechanismus 4 getragen und ist mit einem zweiten Teil 8 des Gelenkmechanismus 4 verbunden.
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Die Überführung von der Ruheposition in die Arbeitsposition und die Bewegbarkeit des C-Bogen-Systems 5 wird näher anhand der 3 bis 6 erläutert.
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3 zeigt die Vorrichtung in der äußerst kompakten Ruheposition. Gut zu erkennen ist der Standfuß 1, der auf seiner Unterseite mit Rollen 9 zur leichteren Bewegung der Vorrichtung versehen ist. Um einen sicheren Stand zu gewährleisten, ist eine nicht dargestellte Blockiervorrichtung für Rollen 9 vorhanden, um ein unbeabsichtigtes Bewegen der Vorrichtung zu verhindern. Weiterhin ist zu erkennen, dass das Führungselement 3 gegenüber der Halterung 2 ebenfalls verschieblich angeordnet ist und aus der in 1 und 2 dargestellten Arbeitsposition ganz nach unten gefahren wurde, um eine möglichst kompakte Ruheposition zu ermöglichen. Die Verschiebung des Führungselements 3 gegenüber der Halterung 2 erfolgt ebenfalls über eine geeignete Linearlagerung mit entsprechendem separatem Antrieb. Das erste Teil 7 des Gelenkmechanismus 4, das am Führungselement 3 verschieblich gelagert ist, ist in der Ruheposition ganz nach oben gefahren und trägt das zweite Teil 8 des Gelenkmechanismus 4, das gegenüber dem ersten Teil 7 verschwenkbar ist. Das zweite Teil 8 ist wiederum mit dem C-Bogen-System 5 verbunden und in der Ruheposition so verschwenkt, dass die beiden Enden des C-Bogen-Systems 5 wie in 3 dargestellt nach unten weisen. Auf diese Weise ergibt sich, wie leicht aus der Figur zu erkennen, eine äußerst kompakte Ruheposition.
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Das C-Bogen-System 5 besteht aus zwei im Wesentlichen L-förmigen, symmetrischen Elementen 10 und 11, deren Abstand bei einer bevorzugten Ausführungsform über geeignete Führung und einen Antrieb variierbar ist, um so die Öffnungsweite des C-Bogen-Systems 5 verändern zu können.
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Beim Übergang von der kompakten Ruheposition in die Arbeitsposition wird zunächst das Führungselement 3 wie in 4 dargestellt an der säulenartigen Halterung 2 bis zur Endstellung nach oben gefahren. Das C-Bogen-System 5 kann dann mit dem Gelenkmechanismus 4 entlang des Führungselements 3 in der Höhe entsprechend verfahren werden, wie in 5 und 6 dargestellt ist. Für die meisten Anwendungen ist der Verfahrweg des Gelenkmechanismus 4 am Führungselement 3 ausreichend und die Arbeitshöhe so eingestellt, dass die Vorrichtung bei komplett nach oben gefahrenen Führungselement 3 betrieben wird. Soll das C-Bogen-System 5 aber beispielsweise wie bei einer Orientierung wie in 6 dargestellt ganz nach unten gefahren werden, kann selbstverständlich das Führungselement 3 beim Betrieb der Vorrichtung an der säulenartigen Halterung 2 abgesenkt werden. Hierdurch ergibt sich bei sehr kompakter Bauform dennoch ein großer vertikaler Arbeitsbereich.
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Der Gelenkmechanismus 4 weist ein erstes Teil 7 auf, das verschieblich im Führungselement 3 gelagert ist. Darüber hinaus ist das erste Teil 7, wie gut aus einer Gegenüberstellung der 4 und 5 zu ersehen, gegenüber dem Führungselement 3 verschwenkbar. Die Schwenkachse ist dabei horizontal angeordnet und im rechten Winkel zur säulenartigen Halterung 2 und tritt durch das Führungselement 3 hindurch. In der Zeicheneben entspricht sie der Z-Achse. Diese Verschwenkbarkeit erlaubt ein Verschwenken des C-Bogen-Systems 5 aus der in 4 gezeigten Ruhestellung, bei der die Enden des C-Bogen-Systems 5 nach unten weisen, gewissermaßen seitwärts so, dass das U des C-Bogen-Systems 5 zur Seite hin offen ist und ein Ende unten und das andere oben zu liegen kommt. In dieser Stellung kann beispielsweise ein Untersuchungsobjekt auf einen geeigneten Träger linear durch das C-Bogen-System 5 geführt werden. Es kann beispielsweise ein zu untersuchender Mensch in herkömmlicher Weise liegend auf einer geeigneten Vorrichtung linear durch das C-Bogen-System 5 hindurch geführt werden.
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Durch die zweite Verschwenkbarkeit zwischen dem ersten Teil 7 des Gelenkmechanismus 4 und dem zweiten Teil 8 um eine zur ersten Achse im 90-Grad-Winkel befindliche Achse, die ebenfalls horizontal ausgerichtet ist und im rechten Winkel zur säulenartigen Halterung 2 in der Zeichenebene der 5 somit der X-Achse entspricht, kann das C-Bogen-System 5 in die in 6 gezeigte Stellung gebracht werden, in der sich die beiden Enden des C-Bogen-Systems 5 auf gleicher Höhe befinden und durch Auf- und Abfahren des C-Bogen-Systems 5 beispielsweise ein Mensch in einer stehenden Haltung wie in 1 und 2 dargestellt gescannt werden kann. Auch diese zweite Verschwenkbarkeit ist bei dem konkreten Ausführungsbeispiel um bis zu 90 Grad möglich, was bereits vielfältige Aufnahmepositionen ermöglicht. So kann beispielsweise bei der in 1 und 2 dargestellten Aufnahmeposition das C-Bogen-System 5 auch leicht um die zweite Achse verschwenkt werden, also aus einer horizontalen Orientierung der Enden des C-Bogen-Systems 5, wie in 1 und 2 dargestellt, in eine leicht geneigte Stellung gebracht werden, bei der ein Ende des C-Bogen-Systems 5 tiefer zu liegen kommt als das gegenüberliegende Ende des C-Bogen-Systems 5, so dass weitere, schrägorientierte Aufnahmepositionen realisiert werden können. Ebenso kann natürlich grundsätzlich bei der in 5 dargestellten Orientierung, die gewissermaßen ein Durchleuchten von oben nach unten bzw. von unten nach oben darstellt, das C-Bogen-System 5 geringfügig um die zweite Achse gekippt werden, um eine schrägorientierte Aufnahmeposition zu erreichen.
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Mit der dargestellten Vorrichtung werden somit bei ausgesprochen kompakter und grundsätzlich einfacher Bauweise vielfältige Aufnahmepositionen ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009037477 B4 [0002]
