DE2750781A1 - Vorrichtung zur untersuchung des koerperinneren, insbesondere fluoroskopisches roentgensystem - Google Patents
Vorrichtung zur untersuchung des koerperinneren, insbesondere fluoroskopisches roentgensystemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Struktur eines Gestells für
fluoroskopische Geräte.
Bekannte bewegliche Fluoroskop-Geräte arbeiten mit einer
F.cntgenquelle und einem Rontgenbildverstarker in einer
festen axialen Beziehung, die so eingerichtet sind, daß eine Translations- und eine Rotationsbewegung möglich sind.
Die feste axiale Reziehung kann so betrachtet werden, als
ob sie ein Liniensegment definiert, das von der Röntgenquelle zum Bildverstärker gerichtet ist und durch die
interessierende, abzubildende Region hindurchgeht. Zweckmäßigerweise wird dieses gerichtete Liniensegment oder
dieser Vektor so betrachtet, als ob er die feste Beziehung von Röntgenquelle und Bildverstärker beschreibt. Hinsichtlich des abzubildenden Objektes wird die Orientierung
dieses gerichteten Liniensegmentes, oder Vektors, dadurch verändert, daß das Gestell für Drehungen um zwei zueinander
orthogonale Achsen eingerichtet ist. Beispielsweise führen die Eöntgenquelle und der Bildverstärker eine gekuppelte
Drehung längs eines gebogenen Weges um eine erste Achse aus, die eine Drehbewegung in der Ebene dieses Bogens ermöglicht.
Drehwege zwischen 90° und 135° sind üblicherweise verwendet worden. Der gesamte gebogene Weg ist frei um eine zweite
Achse in der Ebene des Bogens drehbar, die durch das abzubildende Objekt hindurchläuft und die erwähnte erste Achse im
Isozentrum schneidet. Geräte, deren Drehungen durch Achsen definiert werden, die sich an einem gemeinsamen Punkt
schneiden, werden als isozentrisch bezeichnet. Es sind sowohl solche Geräte als auch nicht-isozentrische Konfigurationen bekannt. Der Einfachheit halber wird zunächst
ein isozentrisches Gerät betrachtet.
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Die Röntgenquelle und der Bildverstärker sind auf ein
C-förmiges Element montiert, das einen beträchtlichen Bogen
beschreibt, beispielsweise 180°, um der Drehung des Quelle-Bildverstärker-Vektors Rechnung zu tragen. Das C-förmige
Element (C-Arm) kann in seiner Halterung verschoben werden, so daß ein Kreisweg um die erste Achse durch das
Isozentrum beschrieben wird, natürlicherweise ist das Ausmaß dieser Kreisbahnbewegung gewöhnlich dadurch begrenzt, daß
die Eöntgenquelle und/oder der Bildverstärker an Gestellteile stößt. Eine Drehung der Ebene der Kreisbewegung wird
dadurch ermöglicht, daß die C-Arm-Halterung um die zweite Achse durch das Isozentrum geschwenkt wird, so daß die
Kreisbahnebene durch irgendeinen willkürlichen Winkel, beispielsweise 360°, gedreht werden kann. Diese zweite
Achse ist gewöhnlich die Horizontalachse in der üblichen Praxi s.
Bekannte Gestelle weisen üblicherweise einen versetzten
Aufbau hinsichtlich der Horizontalachse auf, damit der durch Röntgenquelle und Bildverstärker definierte Vektor
mit der Horizontalachse kongruent gemacht werden kann.
Nicht-isozentrisch montierte Geräte unterscheiden sich von isozentrischen Geräten darin, daß eine größere Vielzahl
von Bewegungen für den Vektor Pöntgenquelle-Bildverstärker
möglich ist. Während in isozentrischen Einrichtungen dieser Vektor nur um einen Punkt auf dem Vektor drehen kann, stehen
bei nicht-isozentrischen Geräten Drehungen des Vektors um externe Punkte zur Verfügung, d.h., um Achsen, die den
Vektor nicht schneiden. Bei solchen Geräten können die Vektor-Extrema so neu lokalisiert werden, daß sie Punkte auf
einer komplexeren Oberfläche einnehmen, während in isozentrischen Geräten der Quelle-Bildverstärker-Vektor
darauf beschränkt ist, konjugierte Punkte auf einer Kugelfläche zu definieren, die im Isozentrum zentriert
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ist. Ein zusätzlicher Dreh-Freiheitsgrad (der vorliegenden
Erfindung nicht zugehörig) ist ebenfalls für Drehungen des gesamten Gestells um eine Achse senkrecht zur Horizontalachse vorgesehen, die gegen das Isozentrum versetzt
ist. Dieser "Abtast"-Freiheitsgrad ist oft auf Winkel in
der Größenordnung von t 10° ... 15° beschränkt.
Für die Nutzung solcher Geräte ist es wichtig, für eine große Flexibilität in der Positionierung des genannten
Vektors zu sorgen. In der Chirurgie sind gleichzeitig erwünscht die Möglichkeit, sich von der nicht-sterilen
Seite des Subjektes diesem mit dem Bildverstärker zu nähern, wobei der Bildverstärker nahe an die Haut gebracht werden
soll, und die Möglichkeit, den sterilen Bereich des Subjekts freizuhalten, damit der Chirurg möglichst große Freiheit
hat. Da8 ist teilweise mit mechanischen Gestellen erreicht
worden, die in der beschriebenen Weise versetzt sind. Wegen der eingeführten Asymmetrie definiert der Versatz zwei
unterscheidbare Permutationen bei der Montage von Röntgenquelle und Bildverstärker. Dementsprechend ist der Sinn des
Quelle-Bildverstärker-Vektors mit Bezug auf den Montageversatz fixiert. Eine einfache Drehung um 180° um die
horizontale Achse reicht nicht aus, um diese Permutationen gegenseitig zu transformieren, weil die Beziehung Röntgenquelle, versetzte Montage und Bildverstärker gegen Rotationen unveränderlich bleibt (ohne Rücksicht auf isozentrische oder nicht-isozentrische Eigenschaften des
Gerätes). Im Prinzip kann die Transformation dadurch verwirklicht werden, daß der C-Arm körperlich von der Versatztfontage-Halterung weggenommen und im umgekehrten Aspekt
neu montiert wird, oder stattdessen die Positionen von Röntgenquelle und Bildverstärker auf dem C-Arm körperlich
ausgetauscht werden. Beide Operationen sind bestenfalls umständlich und ungeeignet. Es können zwei ansonsten identische Einheiten verwendet werden, wobei bei der einen der
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Lauf der Röntgenquelle durch die Versatzmontage begrenzt
ist (Standardkonfiguration) und bei der anderen der Bildverstärker
so begrenzt ist (umgekehrte Konfiguration).
Allgemein soll durch die Erfindung eine Einrichtung verfügbar gemacht werden, mit der Positionen von kollinear
einandergegenüberliegende Röntgenquelle und Bildverstärker-Detektor an einer Vorrichtung umgekehrt werden können, um
auf diese Weise den Bereich der Orientierungen des Richtungsvektors zwischen Quelle und Detektor zu vergrößern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine weitere Drehachse verfügbar gemacht wird, die in der Ebene des C-Arms liegt
und durch einen Punkt auf der versetzten Montage und dem Zentrum der Kreisbahnbewegung definiert ist, so daß die
Beziehungen von Röntgenquelle und Bildverstärker im Kreis bahnzentrum durch Drehung um diese andere Achse invertiert
werden können.
Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigen:
Pig. la schematisch eine bekannte C-Arm-Fluoroskopeinrichtung
üblichen Aufbaus;
Pig. Ib schematisch eine C-Arm-Fluoroskopeinrichtung
bekannter Art mit umgekehrter Konfiguration; und
Fig. 2 einen Schnitt durch die Montageeinrichtung
nach der Erfindung.
Die durch die erfindungsgemäße Struktur erzielte Funktion ist am besten in Verbindung mit Fig. la und Ib zu verstehen,
wo zwei bekannte Konfigurationen (mit ieozentrischer Geometrie)
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dargestellt sind. Jede weist eine Röntgenquelle 5 bzw. 5'
und eine Röntgenbildverstärkereinrichtung 6 bzw. 6' auf,
die beide auf die Enden eines gebogenen Elementes oder C-Arms 7 montiert sind. Der C-Arm 7 wird von einem Gestell
getragen, das durch einen Versatzarm 12 und einen gebogenen Teil 14 charakterisiert ist. Der gebogene Teil 14 weist
eine nicht dargestellte Lagerung auf, in die der C-Arm 7 verschiebbar eingreift, so daß ein Dreh-Freiheitsgrad in
der Ebene des C-Arms zur Verfügung steht, wie durch die
Pfeile 16 angedeutet, und zwar um eine Achse 17 normal zur Ebene des C-Arms, die durch das Isozentrum 18 verläuft.
Eine Lagerung 20 erlaubt es dem Gestell 10, die Ebene des C-Arms 7 um eine Achse 24 zu rotieren, die in der Ebene des
C-Arms liegt und durch das Isozentrum 18 verläuft.
Ersichtlich reicht eine Drehung um 180° um die Achse 24 nicht aus, die Vorrichtung nach Fig. la in die Vorrichtung
nach Fig. Ib zu transformieren. Das wird deutlicher erkennbar,
wenn beachtet wird, daß durch den Versatzarm 12 eine Asymmetrie eingeführt wird. Die Röntgenquelle 5' nach fig.
Ib kann längs des durch den Pfeil 16 gezeigten Weges bewegt werden, um eine Position auf der Horizontalachse
einzunehmen und in der Nähe des Gestellteils 14, der Bildverstärker 6' kann jedoch nicht so manipuliert werden,
daß er durch Drehung um die Achsen 17 und 24 die gleiche Stelle einnimmt, flit anderen Worten, der Bildverstärker 6'
kann um die Achse 17 herum bewegt werden, nach links und oben, gesehen in Fig. Ib, bis er sich in der Nähe des Gestellteils
14 befindet, eine anschließende Drehung um die Achse 24 ergibt jedoch keine Stelle, an der der Bildverstärker
6' sich auf der Achse 24 befindet. In ähnlicher Weise kann der Röntgenbildverstärker 6 nach Fig. la eine
Position auf der Horizontalachse 24 in der Nähe des Gestellteils 14 einnehmen, die Röntgenquelle 5 kann jedoch nicht
durch Drehungen um die angegeben Achsen so manipuliert
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werden, daß sie die gleiche Stelle einnimmt.
Die Erfindung ist am einfachsten mit der isozentrischen
Geometrie zu beschreiben. Gemäß Fig. 2, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt, hier mit isozentrischer
Geometrie, weist diese ein Gestell auf, das einen Versatzarm 12" aufweist, der das Gestell gegen die Achse ?4 versetzt,
um die ein Lager 20" eine Drehung mit Bezug auf die Achse 24 ermöglicht. Es ist darauf hinzuweisen, daß Fig.
eine Ansicht ähnlich Fig. la ist, nur daß in Fig. 2 alle Elemente in der I'apierebene angeordnet sind und Bezugszeichen
mit " dazu verwendet wurden, modifizierte Elemente zu bezeichnen. Der C-Arm 7" wird von Lagerungen 30 ergriffen,
die aus Kugellagern 32 bestehen, und ist so ausgelegt, daß eine Drehung um mindestens 90° um die Achse 17 möglich ist.
Ein nicht dargestellter Verriegelungsmechanismus wird mit einem Hebel 34 betätigt, um den C-Arm 7" festzusetzen und
in einer gewählten Position längs des Weges 16 zu verriegeln.
Abweichend vom Stand der Technik sind die Lagerungen 30 nicht direkt auf den gebogenen Teil 14" des Gestells
montiert. Stattdessen sind die Lagerungen 30 auf einen gebogenen Zwischenarm 36 montiert, der so ausgelegt ist,
daß er über Lager 38 um eine Achse 40 mit Bezug auf dem
gebogenen Teil 14" rotieren kann. Verriegelungseinrichtungen 42 sind vorgesehen, um den Zwischenarm 36 an diskreten
Positionen am gebogenen Teil 14" zu befestigen. Die Verriegelungseinrichtung 42 kann beispielsweise die Form
von Gewindestiften 42 haben, die in Gewindeaufnahmen 44 im
Zwischenann 36 eingreifen.
Aus Fig. 2 ist erkennbar, daß die auf die Enden des C-Arms 7"
montierten Geräte in ihrer relativen Position mit Bezug
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auf den Versatzarm 12" invertiert werden können, und zwar
durch eine einfache 180 -Drehung des Zwischenarms 36 um die Achse 40. Auf diese Weise sind nicht nur alle Paare
konjugierter Funkte auf der durch das Isozentrum 18 und den C-Arm 7" definierten Kugel für die Röntgenquelle und
den Bildverstärker zugänglich, sondern es kann auch der Sinn der Helativposition von Quelle und Bildverstärker
für alle Punkte auf dieser Kugel durch 180°-Drehung um die Achse 40 gewählt werden.
Der Fachmann erkennt, daß Variationen der Erfindung innerhalb der Offenbarung möglich sind. Der Einfachheit halber
ist beispielsweise die bevorzugte Ausführungsform im
Zusammenhang mit einer isozentrischen Einrichtung beschrieben worden, die weiter durch eine Versatzarm-Montagegeometrie
gekennzeichnet ist. Isozentrische Geräte sind zwar in vielen Situationen erwünscht, nicht-isozentrische Geräte
mit einem Versatzarm können jedoch ebenfalls die Erfindung verwenden, um den Sinn des Röntgenquelle-Bildverstärker-Vektors zu invertieren. Ersichtlich können auch andere
Untersuchüngsmedien als Röntgenstrahlen verwendet werden. Beispielsweise könnte die Quelle 5 durch eine Quelle von
durchdringenden Ultraschallwellen ersetzt werden und der Bildverstärker 6 durch einen Detektor für die Ultraschallschwingungen.
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Claims (16)
- Vl P4-58 DPatentansprücheVorrichtung zur Untersuchung des Körperinneren, mit einer Quelle für ein Untersuchungsmedium und einem Detektor für dieses Medium, die mit einer Montageeinrichtung in einer festen Beziehung zueinander gehalten werden, die so ausgebildet ist, daß Drehungen der Quelle- und Detektoreinrichtung um zwei verschiedene Achsen möglich sind, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Drehung von Quelle und Detektoreinrichtung um eine weitere Achse, ohne daß eine Drehbewegung um eine der beiden erstgenannten Achsen erforderlich ist.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell einen Arm aufweist, der zur Drehung um die erste Achse eingerichtet ist.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm einen Teil aufweist, der zum Stützen eines Zwischenarms geeignet ist, der um die zusätzliche Achse drehbar ist.
- 4·. Vorrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch eine Verriegelungseinrichtung, mit der eine Drehung des Zwischenarms um die zusätzliche Achse verhindert wird.
- 5· Vorrichtung nach Anspruch ^-,gekennzeichnet durch einen Supportarm, von dem ein Ende die Quelle trägt und das andere Ende den Detektor, wobei Quelle und Detektor aufeinander zu gerichtet und kollinear angeordnet sind..../A2 00382-2/08*2.ORIGINAL INSPECTEDμτ -Z
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Supportarm derart in den Zwischenarm eingreift, daß er längs eines gebogenen Weges verschiebbar ist, so daß der Supportarm in der Ebene des Supportarms drehbar ist, wobei der Winkelbereich der Drehung wenigstens 90 beträgt,
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle drei Achsen koplanar sind.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß alle drei Achsen sich in einem Isozentrum schneiden und gegenseitig orthogonal sind.
- 9. Fluoroskop-System, bei dem eine Röntgenquelle und ein Rontgenbildverstarker mit Montageeinrichtungen in einer festen Beziehung zueinander gehalten werden, die Drehungen der Quelle und des Bildverstärkers um zwei sich in einem Isozentrum schneidende Achsen erlaubt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Prehung der Quelle und des Detektors um eine weitere Achse, ohne daß eine Drehbewegung um eine der beiden erstgeannten Achsen erforderlich ist.
- 10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell einen Arm aufweist, der zur Drehung um die erste Achse eingerichtet ist.
- 11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm einen Teil aufweist, der zum Stützen eines Zwischenarms geeignet ist, der um die zusätzliche Achse drehbar ist..../A3809822/0642
- 12. System nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Verriegelungseinrichtung, mit der eine Drehung des Zwischenarms um die zusätzliche Achse verhindert wird.
- 13. System nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Support, von dem ein Ende die Röntgenquelle und das andere Ende den Bildverstärker trägt, wobei die Röntgenquelle und der Bildverstärker aufeinander zu gerichtet sind und kollinear angeordnet sind.
- 14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Supportarm in den Zwischenarm derart eingreift, daß er längs eines gebogenen Weges verschiebbar ist, so daß der Supportarm um das Isozentrum in der Ebene des Supportarms verdrehbar ist, wobei die Drehung einen Winkelbereich von wenigstens 90 hat.
- 15· System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Supportarm gegen die erste Achse versetzt ist.
- 16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden erstgenannten Achsen gegenseitig orthogonal sind.809822/0642
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