DE4423359A1 - Mobile surgical X=ray diagnostic unit with longitudinally adjustable C bend - Google Patents
Mobile surgical X=ray diagnostic unit with longitudinally adjustable C bendInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine parallel zum Fußboden längsverstellbare, mobile chirurgische Röntgendiagnostikeinrichtung, bestehend aus einer an einem C-Bogen angebrachten Röntgenstrahler-Bildverstärker-Einheit auf einem C-Bogen sowie einer Steuerungseinheit mit Bedienkonsole. Der C-Bogen ist über eine Halterung an einer höhenverstellbaren Säule angebracht und in der Halterung längs des Umfanges des C-Bogen derart beweglich geführt, daß der C-Bogen um eine Achse senkrecht zur C-Bogen- Ebene verdrehbar ist. Die Halterung weist ferner ein Drehgelenk auf, durch das die C-Bogen-Ebene um eine parallel zum Fußboden verlaufende Drehachse rotierbar ist. Die mechanischen Verstellelemente enthalten Meßeinrichtungen, die eine reproduzierbare Einstellung der mechanischen Parameter des C- Bogens erlauben.The invention relates to a mobile surgical longitudinally adjustable parallel to the floor X-ray diagnostic device, consisting of one attached to a C-arm X-ray image intensifier unit on a C-arm and a control unit with Control panel. The C-arm is attached to a height-adjustable column attached and guided so movably in the holder along the circumference of the C-arm, that the C-arm can be rotated about an axis perpendicular to the C-arm plane. The bracket also has a swivel through which the C-arm plane is parallel to the Floor axis of rotation is rotatable. The mechanical adjustment elements included Measuring devices that allow a reproducible setting of the mechanical parameters of the C- Allow bow.
Röntgendiagnostikeinrichtungen, die auf einem Wagen einen mehrfach verstellbaren C-Bogen mit Röntgenstrahler und Röntgenbildverstärker sind in der Patentliteratur seit langem bekannt. So beschreibt zum Beispiel die europäische Patentanmeldung EP 0231969 einen beweglichen Röntgenapparat mit einem Bildverstärker und einer Röntgenröhre der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Teile sehr leicht für den Transport bewegt werden können. Eine weitere Anmeldung (EP 0367836) beschreibt ein fahrbares Röntgendiagnostikgerät mit einer höhenverstellbaren Säule. Die Höhenverstellung der Säule soll dabei ohne einen elektromotorischen Antrieb möglich sein. Der zum Verstellen der Säule notwendige Kraftaufwand ist bei der beschriebenen Einrichtung über den gesamten Verstellweg annähernd gleich. Eine weitere Anmeldung (EP 0236864) betrifft ein fahrbares Röntgenuntersuchungsgerät mit einem C-Bogen, der an seinen Enden einen Röntgenstrahler und einen Röntgenstrahlempfänger trägt, wobei der C-Bogen auf einen Wagen verstellbar gelagert ist und der Wagen mit einem Scherengestänge höhenverstellbar ist. Die Anmeldung (DE . . .) betrifft ein fahrbares Röntgendiagnostikgerät mit C-Bogen, bei dem der Mittelpunkt des C-Bogens über eine Schubstange auf der den C-Bogen tragenden Säule hin und her verschiebbar ist.X-ray diagnostic equipment that has a multi-adjustable C-arm on a trolley with X-ray emitters and X-ray image intensifiers have long been known in the patent literature. For example, European patent application EP 0231969 describes a movable one X-ray apparatus with an image intensifier and an X-ray tube characterized by is that the parts can be moved very easily for transportation. Another Application (EP 0367836) describes a mobile X-ray diagnostic device with a height adjustable column. The height adjustment of the column should be without one electric motor drive may be possible. The one necessary to adjust the column The effort is in the described device over the entire adjustment range almost the same. Another application (EP 0236864) relates to a mobile X-ray examination device with a C-arm, which has an X-ray tube at its ends and carries an X-ray receiver, the C-arm adjustable on a trolley is stored and the trolley is height adjustable with scissors linkage. The registration (DE...) Relates to a mobile X-ray diagnostic device with a C-arm, in which the center of the C-arm back and forth over a push rod on the column supporting the C-arm is movable.
Allen bekannten fahrbaren Röntgendiagnostikeinrichtungen ist gemeinsam, daß sie eine Vielfalt von Bewegungen des C-Bogens zulassen, jedoch eine Entfernung des C-Bogens aus dem Operationsfeld über eine größere Strecke hinweg nicht möglich ist, ohne daß nach Heranfahren des Gerätes der optimale Standort des C-Bogens wiedergesucht werden muß. Alle längsverstellbaren C-Bogen-Geräte zeichnen sich dadurch aus, daß der Verstellbereich nur etwa einen halben Meter umfaßt und daß die auftretenden Hebelkräfte eine sehr stabile und gewichtsintensive Ausführung des Tragarmes und der Säulenkonstruktion erfordern. Die Verstellmöglichkeiten der bekannten C-Bogen-Geräte erlauben eine unter der Bezeichnung "Zwei-Ebenen-Technik" bekannte Aufnahmemethode. Hierzu wird die Ebene des C-Bogens um einen Winkel von 90° um eine Drehachse im Tragarm gekippt. Bedingt durch die Aufhängung des C-Bogens am Tragarm muß der Strahlungsmittelpunkt des C-Bogens durch Längs- und Höhenverstellung der gesamten C-Bogenanordnung nachjustiert werden. Dies geschieht in aller Regel unter Röntgenstrahlenkontrolle. Ein schneller Wechsel zwischen den Aufnahmeebenen ist nicht möglich und darüberhinaus wird der zu untersuchende Patient und der Operateur unnötig einer Röntgenbestrahlung ausgesetzt.All known mobile X-ray diagnostic devices have in common that they are a Allow variety of movements of the C-arm, but removal of the C-arm the operating field over a longer distance is not possible without Approaching the device, the optimal location of the C-arm must be sought. All longitudinally adjustable C-arm devices are characterized by the fact that the adjustment range only about half a meter and that the lever forces that occur are very stable and weight-intensive execution of the support arm and the column structure require. The Adjustment options of the known C-arm devices allow one under the name "Two-level technique" well-known recording method. For this, the plane of the C-arm tilted by an angle of 90 ° around an axis of rotation in the support arm. Due to the The radiation center of the C-arm must pass through the suspension of the C-arm on the support arm The length and height adjustment of the entire C-arm arrangement can be readjusted. This usually happens under X-ray control. A quick switch between the Acquisition levels are not possible and the patient to be examined and the surgeon is unnecessarily exposed to X-rays.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine mobiles, chirurgische Röntgendiagnostikeinrichtung zu schaffen, die bei Verwendung weniger und kostengünstiger Komponenten die Anwendung der "Zwei-Ebenen-Aufnahmetechnik" bei geringstmöglicher Strahlenbelastung des Patienten während der C-Bogen-Justiervorgänge zuläßt, mindestens die Verstellmöglichkeiten herkömmlicher C-Bogengeräte beeinhaltet, von einer einzigen Person im nichtsterilen Bereich außerhalb des Operationsfeldes bedienbar ist sowie die oben genannten Nachteile der bekannten Lösungen nicht aufweist.The object of the invention is to provide a mobile, surgical X-ray diagnostic device create the application of using fewer and less expensive components "Two-level imaging technology" with the lowest possible radiation exposure to the patient while the C-arm adjustment process allows, at least the adjustment options conventional C-arm devices included by a single person in the non-sterile area can be operated outside the operating field and the above-mentioned disadvantages of does not have known solutions.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein mobiles C-Bogengerät gelöst, das an allen mechanischen Verstellelementen Meßeinrichtungen für die Messung der relativen Verstellwege enthält. Die erfindungsgemäße Röntgendiagnostikeinrichtung wird wahlweise vom Bediener von Hand justiert, bis die Sollwerte der Verstellwege erreicht sind oder durch elektrische Antriebe automatisch positioniert. Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert.The object of the invention is achieved by a mobile C-arm device, which at all mechanical adjusting elements measuring devices for measuring the relative Adjustment paths included. The X-ray diagnostic device according to the invention is optional adjusted manually by the operator until the setpoint of the adjustment paths is reached or by electric drives automatically positioned. The invention is illustrated in the drawings explained in more detail.
In Fig. 1 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung während des Betriebes gezeigt. Die Röntgendiagnostikeinrichtung (1) trägt an ihrer Oberseite eine Bedieneinheit (2) in einer für den Bediener (6) ergonomischen Höhe. Ein C-Bogen (3) mit Röntgenstrahler (4) und einem Bildverstärker (5) ist an einer Halterung (9) so angebracht, daß der C-Bogen längs seines Umfanges geführt ist und so bewegt werden kann, daß der C-Bogen-Mittelpunkt während der Bewegung ortsfest bleibt. Die Halterung (9) ist beweglich an einen Säulenkopf (8) angebracht. Dieser Säulenkopf bildet den Abschluß einer höhenverstellbaren Säule (7), welche in einer Säulenträgereinheit (10) integriert ist. Der Säulenkopf kann in einem begrenzten Winkelbereich um die Säulenachse rotiert werden. Um das fahrbare Röntgenuntersuchungsgerät in eine für den operierenden Chirurgen geeignete Position zu bringen, wird das Untersuchungsgerät mit Hilfe der Pendelrollen (20, 20′) und der Lenkrollen (21, 21′) am Ausleger unterhalb des C-Bogens grob justiert. Um den Mittelpunkt des C-Bogens (12) an die richtige Stellle des Operationsfeldes zu justieren oder aber auch den Mittelpunkt des C-Bogens während der Operation nachzuführen, werden die Lenkrollen (20) in Geradeausstellung gebracht und fixiert und eine Stützrolle mit starrer Achse (22) mit einer so großen Kraft gegen den Fußboden (25) gedrückt, daß die Wirkung der Pendelrolle durch die Entlastung aufgehoben wird und die Pendelrolle nur noch eine Stützfunktion übernimmt.In Fig. 1, an X-ray diagnostic apparatus is shown during operation. The top of the X-ray diagnostic device ( 1 ) has an operating unit ( 2 ) at an ergonomic height for the operator ( 6 ). A C-arm ( 3 ) with an X-ray emitter ( 4 ) and an image intensifier ( 5 ) is attached to a holder ( 9 ) in such a way that the C-arm is guided along its circumference and can be moved so that the C-arm The center remains stationary during the movement. The bracket ( 9 ) is movably attached to a column head ( 8 ). This column head forms the end of a height-adjustable column ( 7 ) which is integrated in a column support unit ( 10 ). The column head can be rotated around the column axis within a limited angular range. In order to bring the mobile X-ray examination device into a position suitable for the operating surgeon, the examination device is roughly adjusted using the pendulum rollers ( 20 , 20 ') and the steering rollers ( 21 , 21 ') on the boom below the C-arm. In order to adjust the center of the C-arm ( 12 ) to the correct position of the operating field or to adjust the center of the C-arm during the operation, the castors ( 20 ) are brought into the straight-ahead position and fixed and a support roller with a rigid axis ( 22 ) pressed against the floor ( 25 ) with such a large force that the effect of the pendulum roller is canceled by the relief and the pendulum roller only takes on a supporting function.
Soll die Röntgendiagnostikeinrichtung von einem festeingestellten justierten Punkt entfernt werden (z. B. um das Operationsfeld für chirurgische Eingriffe frei zu bekommen), so wird ein an der Stützrolle (22) angebrachter Drehgeber (84) initialisiert und eine auf der Bedieneinheit angebrachte Anzeige für die Verfahrwegmessung auf Null gesetzt. Wird nun das fahrbare Röntgendiagnostikgerät auf dem Operationsfeld geradlinig herausgefahren, so wird am Anzeigetableau der Verfahrweg in Einheiten, in Anzahl der Umdrehungen bzw. über einen Umrechnungsfaktor in cm angezeigt. Soll das Röntgendiagnostikgerät bei Bedarf wieder an exakt den gleichen Punkt gebracht werden, so ist der Wagen soweit geradlinig zu verfahren, bis die Anzeige auf dem Kontrollbildschirm der Bedieneinheit wieder auf Null steht. Wahlweise wird die Stützrolle mittels eines Stellmotors (83), der von einer Steuerung kontrolliert wird, angetrieben. Die Stützrolle wird dann ebenso motorisch mittels eines Stellelementes (85) zur Entlastung der Pendelrollen gegen den Boden gedrückt. Auf dem Säulenkopf (8) ist eine bewegliche Monitorhalterung (31) angebracht, die einen Betrachtungsmonitor (30) trägt. Der Monitor wird - falls dies für den Operateur erforderlich ist - durch den Bediener (6) von der dem Operationstisch abgewandten Seite des C-Bogens aus justiert.If the X-ray diagnostic device is to be removed from a fixed, adjusted point (e.g. in order to clear the operating field for surgical interventions), a rotary encoder ( 84 ) attached to the support roller ( 22 ) is initialised and a display for the Travel measurement set to zero. If the mobile X-ray diagnostic device on the operating field is now extended in a straight line, the travel path is displayed on the display panel in units, in the number of revolutions or via a conversion factor in cm. If the X-ray diagnostic device is to be brought back to exactly the same point if necessary, the carriage must be moved in a straight line until the display on the control screen of the control unit is zero again. The support roller is optionally driven by means of a servomotor ( 83 ) which is controlled by a control. The support roller is then also pressed by means of an actuator ( 85 ) to relieve the pendulum rollers against the ground. A movable monitor holder ( 31 ) is mounted on the column head ( 8 ) and carries a viewing monitor ( 30 ). If necessary for the surgeon, the monitor is adjusted by the operator ( 6 ) from the side of the C-arm facing away from the operating table.
In Fig. 2 ist die Eingabe- und Anzeigeoberfläche des Bedienelementes (2) schematisch dargestellt. Um einen Kontrollmonitor (32) sind Eingabeelemente, vorzugsweise als leicht zu desinfizierende und reinigende Folientastatur ausgeführt, angeordnet. Im Ausführungsbeispiel der Abbildung enthält das Bedienelement eine alphanumerische Tastatur (45) zur Eingabe von Texten (z. B. der Patientendaten), Schaltelemente (46) mit fester Zuordnung der Schaltfunktionen, Pfeiltasten (47) zum Bewegen von Zeigern in Bildschirmmenues sowie Tasten (40) mit anwenderspezifischer Funktionszuordnung, wobei die Zuordnung der Funktion zu den nicht gekennzeichneten Tasten über ein Bildelement (41) im Kontrollmonitor in unmittelbarer Nachbarschaft zur Taste (40) erfolgt. Die Zuordnung der Tastenfunktion kann über eine Software mittels eines Bildschirmmenues (42) selektiert werden. Der Kontrollmonitor enthält im Ausführungsbeispiel neben den Bildelementen für die Tastenzuordnung ein Feld (36), in dem alle aktuell ausgewählten Funktionen des Röntgendiagnostikgerätes angezeigt werden, ferner ein Parameterfeld (35) in dem alle Röntgenstrahlenparameter dargestellt sind, ein Feld mit einem Kontrollbild (33) des Untersuchungsbereiches und ein Feld (34) für aufnehme- und patientenspezifische Daten. Die Bedieneinheit (2) kann für die unterschiedlichsten Systemkonfigurationen verwendet werden; es wird jeweils nur durch eine kundenspezifisch angepaßte Software die Belegung der Tasten neu definiert. In Fig. 2 the input and display surface of the control element ( 2 ) is shown schematically. Input elements, preferably designed as an easy-to-disinfect and clean membrane keyboard, are arranged around a control monitor ( 32 ). In the exemplary embodiment of the figure, the control element contains an alphanumeric keyboard ( 45 ) for entering texts (e.g. patient data), switching elements ( 46 ) with fixed assignment of the switching functions, arrow keys ( 47 ) for moving pointers in the on-screen menu and keys ( 40 ) with user-specific function assignment, the assignment of the function to the unmarked buttons being carried out via a picture element ( 41 ) in the control monitor in the immediate vicinity of the button ( 40 ). The assignment of the key function can be selected via software using a screen menu ( 42 ). In the exemplary embodiment, the control monitor contains, in addition to the picture elements for the key assignment, a field ( 36 ) in which all currently selected functions of the x-ray diagnostic device are displayed, furthermore a parameter field ( 35 ) in which all x-ray parameters are shown, a field with a control image ( 33 ) of the Examination area and a field ( 34 ) for admission and patient-specific data. The control unit ( 2 ) can be used for a wide variety of system configurations; the assignment of the keys is only redefined by customized software.
In Fig. 3 ist die schematische Anordnung der Einzelkomponenten des Kompakt- Röntgendiagnostikgerätes gezeigt. An einen Datenbus für Steuerungsdaten (60) sind alle kundenspezifisch gewünschten Gerätekomponenten (65, 66, 67) modular über eine identische Datenschnittstelle angeschlossen. Anschlußmöglichkeiten für spätere Erweiterungen (68, 68′) der Gerätekonfiguration sind durch Anschlußmöglichkeit an den Datenbus vorgesehen. In der Minimalkonfiguration sind die Elektronikbaugruppen der Bedieneinheit (61), des Betrachtungsmonitors (62), des Röntgenbildverstärkers (63) und des Röntgenstrahlers (64) enthalten. Kundenseitig gewünschte Komponenten, wie eine Elektronik zur Bearbeitung, Speicherung und Ausgabe von Bilddaten (65), einer Elektronik zur Steuerung von motorisch bewegten mechanischen Komponenten des Kompaktgerätes (66) oder einer Filmbelichtungseinrichtung zur Ausgabe von Diafilmen (67) werden an den Datenbus angeschlossen und über die zentrale Steuerungssoftware des Kompaktgerätes initialisiert. Es ist unerheblich, ob der Datenbus (60) nur für Steuerungsdaten verwendet wird, oder ob über diesen auch die Bilddaten geführt werden.In Fig. 3 shows the schematic arrangement of the individual components is shown of the compact X-ray diagnostic apparatus. All customer-specific desired device components ( 65 , 66 , 67 ) are modularly connected to a data bus for control data ( 60 ) via an identical data interface. Connection options for later expansions ( 68 , 68 ') of the device configuration are provided by connection options to the data bus. The minimal configuration contains the electronic assemblies of the operating unit ( 61 ), the viewing monitor ( 62 ), the X-ray image intensifier ( 63 ) and the X-ray emitter ( 64 ). Components desired by the customer, such as electronics for processing, storing and outputting image data ( 65 ), electronics for controlling motor-driven mechanical components of the compact device ( 66 ) or film exposure device for outputting slide films ( 67 ) are connected to the data bus and via initialized the central control software of the compact device. It is irrelevant whether the data bus ( 60 ) is only used for control data or whether the image data is also carried over it.
In Fig. 4 ist die Steuerung der Längs- und Höhenverstellung des C-Bogens schematisch dargestellt. Über eine Bedieneinheit für die Längs- und Höhenverstellung (88) wird eine Steuerungseinheit (80) angesteuert und bedient. Die Steuerungseinheit ist mit den Stellmotoren für das Heben und Senken des Stützrades (85), für den Antrieb des Stützrades (83) sowie für das Heben und Senken der höhenverstellbaren Säule (82) verbunden. Die Stellglieder sind mit Meßwertgebern bzw. Endschaltern (84, 86, 87) ausgerüstet, die zusammen mit dem Ausgang eines Kippsensors (81) der Steuerungseinheit zugeführt werden. Die dargestellte prinzipielle Anordnung erlaubt eine vollautomatische Korrektur des Strahlenmittelpunktes bei Zwei-Ebenen-Aufnahmen. In Fig. 4, the control of the longitudinal and vertical adjustment of the C-arm is shown schematically. A control unit ( 80 ) is controlled and operated via an operating unit for the longitudinal and height adjustment ( 88 ). The control unit is connected to the servomotors for raising and lowering the support wheel ( 85 ), for driving the support wheel ( 83 ) and for raising and lowering the height-adjustable column ( 82 ). The actuators are equipped with sensors or limit switches ( 84 , 86 , 87 ), which are fed to the control unit together with the output of a tilt sensor ( 81 ). The basic arrangement shown allows a fully automatic correction of the radiation center in two-plane recordings.
Abbildungen:Pictures:
Fig. 1 Röntgendiagnostikeinrichtung Fig. 1 X-ray diagnostic device
Fig. 2 Bedien- und Anzeigeoberfläche der Bedieneinheit Fig. 2 control and display surface of the control unit
Fig. 3 Schematisches Schaltbild der Steuerungselektronik Fig. 3 Schematic diagram of the control electronics
Fig. 4 Prinzipschaltbild für die Längs- und Höhenverstellung des C-Bogens Fig. 4 block diagram for the longitudinal and height adjustment of the C-arm
BezugszeichenlisteReference list
1 Kompakt-Röntgendiagnostikgerät
2 Bedienelement
3 C-Bogen
4 Röntgenstrahler
5 Bildverstärker
6 Bediener
7 Säule
8 Säulenkopf
9 Halterung
10 Säulentragevorrichtung
11 Wagenkörper
12 Mittelpunkt des C-Bogens
13 Strahlungsachse
20 Pendelrolle
21 Lenkrolle
22 Stützrolle mit starrer Achse
25 Fußboden
32 Kontrollmonitor
33 Kontrollbild des Untersuchungsbereiches
34 Textfeld für aufnahmespezifische Daten
35 Parameterfeld des Kontrollmonitors
36 Funktionsfeld des Kontrollmonitors
40 Schaltelemente mit anwenderspezifischer Funktionszuordnung
41 Tastendarstellung auf dem Kontrollmonitor
42 Pull-down-Menue für Tastenzuordnung
45 Eingabetastatur für Texte und Ziffern
46 Schaltelemente mit fester Funktionszuordnung
47 Pfeiltasten zum Bewegen eines Cursors
60 Datenbus für Steuerungsdaten
61 Elektronikeinheit der Bedieneinheit
62 Elektronikeinheit des Betrachtungsmonitors
63 Elektronikeinheit des Röntgenbildverstärkers
64 Elektronikeinheit des Röntgenstrahlers
65 Elektronik zur Bildbearbeitung, -speicherung und -ausgabe
66 Elektronik zur Steuerung mechanischer Komponenten
67 Elektronik zur Ausgabe von Diafilmen
68 Schnittstellen für Systemerweiterungen
80 Steuerungseinheit für Längs- und Höhenverstellung
81 Kippsensor am C-Bogen
82 Stellmotor zur Höhenverstellung der Säule
83 Stellmotor zum Antrieb der Stützrolle
84 Drehgeber zur Kontrolle der Stützraddrehung
85 Stellelement zum Heben und Absenken der Stützrolle
86 Meßwertgeber für die Höhenverstellung der Säule
87 Grenzwertgeber zum Heben und Absenken der Stützrolle
88 Bedieneinheit für die Längs- und Höhenverstellung
89 höhenverstellbare Tragsäule für Stützrolle (22) 1 compact X-ray diagnostic device
2 control element
3 C-arms
4 x-ray emitters
5 image intensifiers
6 operators
7 pillar
8 column head
9 bracket
10 column carrying device
11 car bodies
12 Center point of the C-arm
13 radiation axis
20 pendulum roller
21 swivel castor
22 support roller with rigid axle
25 floor
32 control monitor
33 Control image of the examination area
34 Text field for exposure-specific data
35 Parameter field of the control monitor
36 Function field of the control monitor
40 switching elements with user-specific function assignment
41 Key display on the control monitor
42 Pull-down menu for key assignment
45 Input keyboard for texts and numbers
46 switching elements with fixed function assignment
47 arrow keys to move a cursor
60 data bus for control data
61 Electronic unit of the control unit
62 Viewing unit electronics unit
63 Electronics unit of the X-ray image intensifier
64 Electronics unit of the X-ray emitter
65 Electronics for image processing, storage and output
66 Electronics for controlling mechanical components
67 Electronics for the output of slide films
68 Interfaces for system expansions
80 control unit for length and height adjustment
81 Tilt sensor on the C-arm
82 actuator for height adjustment of the column
83 servomotor for driving the support roller
84 rotary encoders to control the jockey wheel rotation
85 Control element for lifting and lowering the support roller
86 Transmitter for the height adjustment of the column
87 Limit switch for lifting and lowering the support roller
88 Control unit for length and height adjustment
89 height-adjustable support column for support roller ( 22 )
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