专利名称：诊断设备以及诊断设备的诊断单元的移位方法
技术领域：
本发明涉及一种诊断设4^、尤其是一种X射线设备，该设备包括患 者卧榻，其可转动地支承于支撑装置上；以及诊断单元，该诊断单元同样 支承于该支撑装置上并可以借助马达驱动器和移位机构沿平行于患者卧榻 的纵向移动。本发明还涉及一种借助马达驱动器和移位机构使诊断设备的 支承于支撑装置上的诊断单元沿平行于患者卧榻的纵向移位的方法，其中 该患者卧榻同样可转动地支承于该支撑装置上。
背景技术：
经常使用诊断设备(如X射线透视设备)对患者进行检查，其中，在 患者上方设有图像接收器，而在患者卧榻下方设有X射线发射器。这种设 备通常被称作台下设备。这种台下设备例如是西门子公司的AXIOM Sirescop SD透射系统，该透射系统适用于几乎所有数字化的放射医学和荧 光检查方法。所谓的台下设备包括可转动或枢转地支承于支撑装置上的 患者卧榻，该患者卧榻可以根据当前检查在需要时从水平位置转动+/-90° 而移位到垂直位置。在该设备的运行中，图像探测器必须尽可能地移动接 近患者的待检查器官或组织，以便获得高质量的拍摄。因此，包括患者卧 榻上方的图像探测器和下方的X射线发射器的整个诊断单元就在保持装置 的支撑下沿患者卧榻移动。因此，诊断单元独立于患者卧榻的取向和倾角 地沿着平行于躺卧面的患者卧榻的纵向移动。诊断单元沿患者卧搨纵向的 运动例如通过保持装置上的操纵手柄来控制，该操纵手柄是手动控制的。 为了使诊断装置能够在患者卧榻的不同倾斜位置中运动，设有用于平衡诊 断装置重量的配重，该配重通过移位机构与诊断单元相连。在所述设备中， 配重设置于患者卧榻内部。操纵人员通过移位机构、尤其是包括摩擦轮驱 动器的移位机构使诊断单元的移动变得更容易。诊断单元和配重的重量典 型地分别为几百千克(例如约400千克)。因此必须相应地设计整个支承机 构和底座结构(Bodenkonstruktion )。发明内容本发明所要解决的技术问题在于，在使用台下设备时确保患者的高度 安全性。这一技术问题通过如下的一种诊断设备、尤其是X射线设备得以解决，该设备包括患者卧榻，其可转动地支承于支撑装置上；以及诊断单元， 该诊断单元同样支承于该支撑装置上并可以借助马达驱动器和移位机构沿 平行于患者卧榻的纵向移动，其中，设有用于对与马达驱动器施加的驱动 力相关的测量参数的测量信号进行测量的测量装置，且设有用于分析测量 信号的控制单元，该控制单元被构造用于在超出与测量信号有关的预定值 时引起反应。本发明基于如下考虑通过在诊断设备运行时测量由驱动器产生的用 于移动诊断装置的力，以便及时地识别诊断单元和患者之间可能发生的碰 撞，从而实现一种可靠的、患者友好的诊断设备运行。特别是，完全自动 地借助计算机辅助系统实现对驱动力的测量以及对碰撞情况的发现识别， 因此这种方法在其效率及其高度自动化程度方面具有突出特点。对驱动力的测量可以直接或间接地通过与其相关的测量参数实现。在 此，在使诊断单元在患者卧榻上方移位时检测和分析尤其是驱动力随时间 的变化曲线，其中，变化曲线中的不均匀性(例如驱动力的陡峭升高)被 解释为诊断单元和患者之间的撞击。如果所测得的驱动力超出了针对设备 的预定值，那么这种驱动力升高尤其指明了碰撞。在此，所测得的驱动力 的数量级不但取决于测量装置的类型，而且取决于诊断单元及与其相连的 运动机构的自重。在此，实现了对100N量级或更小的碰撞力的识别。如果检测当前由驱动器产生或作用在移位机构上的力在变化曲线上的 不均匀性，那么根据优选实施例设置成，使得停止X射线单元的进一步移 动并且尤其是诊断单元的向回移动起到反应的作用。由此，避免了以提高 了的驱动力向患者移动诊断单元，这可能会导致患者受伤。根据另 一优选实施例，控制单元被构造用于将测量信号与预定信号变 化曲线相比较。在此，将所检测到的测量参数、尤其是给出当前驱动力变 化曲线的测量参数与预定的特定于设备的信号变化曲线相比较。预定的信 号变化曲线被例如在诊断设备的校准过程中得到并且在诊断单元不受阻挡地移动过患者卧榻的整个长度的情况下表示驱动力的变化曲线。控制单元为此优选地被构造为，在超出根据预定信号曲线定义的误差 范围时引起反应。由于驱动力的校准曲线以及测量曲线的变化多数情况下 不稳定，因而将当前测得的信号变化曲线与预定信号变化曲线直接进行比 较是困难的。为了尽管如此还能可靠地检测到碰撞情况，根据预定校准曲 线定义了误差范围。在此，只要.当前测得的信号变化曲线的波动还在误差 范围内，则其就不被解释为是与患者的碰撞。 一旦在诊断单元沿患者卧榻 运动时测量到超出该误差范围的力，那么这就意味着碰撞而控制单元则使 诊断单元停止并且特别是沿相反方向向回运动，以便避免提高诊断单元施 加在患者上的力。方便的是，提供一个存储器，其中保存有或者根据患者卧榻的位置动 态地计算出对应患者卧榻不同位置的多个信号变化曲线。根据患者卧榻在 检查时的倾角，对沿患者卧榻移动诊断单元所必需的驱动力信号变化曲线 对于患者卧榻的不同倾斜位置是不同的。为患者卧榻的整个摆动范围确定 并保存或者能够根据公知标准值计算出例如对应患者卧榻的所有倾斜位置 (它们相差一个特定的角度，例如1。)的不同信号变化曲线。因此，在随 后对患者进行检查时，有适当的比较变化曲线可供使用。设备的校准也不 必在每次检查之前进行，而是事先得出的校准数据组可以随后随时被引入 到比较中。作为替换，也可以根据患者卧榻的倾角对信号变化曲线进行动 态计算。在此，可以为信号变化曲线的误差范围进一步实现固定的或取决 于患者卧榻倾角的预定值。移位机构优选地被集成在患者卧榻内。在此， 一方面整个诊断设备占 用较少的场地，另一方面保护了移位机构本身使其在运输和运行时免受机 械干扰。通过使测量装置被优选构造用于对作用在移位机构上的力直接进行力 的测量，可以以高的精度确定驱动力信号变化曲线。在此，测量装置被构 造为力接收器或带有弹簧体的测力计的类型。利用这种力接收器可以测量压力和拉力。弹簧体的变形例如通过应变测量带(Dehnungsmessstreifen ) 转化为电压，该电压被记录并换算成力测量参数。不过，也可以采用其它 测量原理。因此，所产生的拉力和压力也借助于按照PCME技术设计的传 感器非接触地基于石兹致伸缩效应进行测量。此处的PCME表示"脉冲电流调制编码(Pulse-Current-Modulated Encoding )，，。在WO2005/064281中描述了这种传感器的测量原理。根据一种替换的实施方式，测量装置被构造用于进行转矩测量。在此， 尤其在驱动侧测量驱动器的转矩，例如在将转矩从驱动器的传动装置引入 移位机构中的轴上进行测量。通过将测量装置构造用于测量驱动器的马达特性值，也可以以特别简 单的方法实现对驱动力的探测。例如，测量装置被构造用于测量马达电流、 马达转速或转矩,，其中，所有这些参数都与驱动侧产生的力相关，因此可 以通过适当软件将测量信号简单和快速地换算成力变化曲线的表示。可以在不同位置进行对在驱动器冲出现的转矩或在移位机构中出现的 力的检测。根据一种优选的实施方式，在驱动器和移位机构之间设有测量 装置。在此，尤其通过在传动装置和移位机构之间安装转矩传感器而检测 驱动器的驱动转矩。在这一变形中，可以使用转矩传感器的多种实施方式 例如传统的基于应变测量带的转矩传感器或者用于对转矩进行非接触测量 的传感器是合适的。作为替换，可以将扭转传感器作为力传感器集成到驱力的信息。根据一种替换的实施例，测量装置与移位机构的支架相连。测量装置 在此按照力接收器的类型构造，例如弯梁设计的传感器，该传感器由于其 简单的构造而表现出低价格和高精度的优点。这种力接收器以 一 端固定地 支承在患者卧榻上，并以其另一端与移位机构相连，使得移位机构在其上 浮动地支承于患者卧榻内部。这种实施例的主要优点在于，力接收器直接 支承在患者卧榻上，使得马达、传动装置和移位机构的摩擦损耗不会被一 起斗企测到。根据另一优选的实施例，将测量装置设在移位机构和诊断单元、尤其 是用于诊断单元的保持装置之间。在此，将测量装置直接设在驱动链和用 于诊断单元的保持装置之间。如果驱动器不与保持装置相连，而是被固定 地支承在患者卧榻内的另 一 位置，那么这种测量装置的布置尤其可行。优选的是，诊断设备的总体质量与传统的带有配重的诊断设备相比得 以显著降低，尤其是降低了三分之一，这有利地影响了运输成本和对于安 装场所的地面特性的要求。迄今为止在台下设备中应用的配重在本发明的诊断设备中由固定连接的驱动器结合用于进行安全监测的测量装置来替 代，从而针对与诊断单元的可能碰撞显著地提高患者安全性。这一技术问题根据本发明进一步通过一种对诊断设备的支承于支撑装 置上的诊断单元沿平行于患者卧榻的纵向进行移位的方法得以解决，该患 者卧榻同样可转动地支承在支撑装置上，其中，借助于测量装置来测量一 个与马达驱动器所施加的驱动力相关的测量信号，并在该测量信号超出与 测量信号有关的预定值时由控制系统？ 1入反应。针对该诊断设备给出的优点以及优选的实施方式，可以对应地传递到 i亥方法上。由于移位机构以及驱动器机械元件的老化和磨损，驱动力随时间变化 的曲线发生改变。为了将当前校准变化曲线与在检查中测得的值进行比较，的信号变化曲线。为此，优选地偶尔用各诊断设备本身执行校准运行。作 为替换，也可以将典型的、基于经验的信号变化曲线作为例如取决于寿命 或运行小时数的参考曲线保存。
下面结合附图详细解释本发明的实施例。在附图中，示意且非常简化地示出图1以纵剖视图示出诊断设备，该诊断设备具有处于垂直位置的患者 卧榻,以及两个设在该设备的移位机构的支承点内的力接收器，图2以纵剖视图示出诊断设备，该诊断设备具有处于垂直位置的患者 卧榻，以及与该设备的驱动器相连的力接收器，图3以透视图示出了按照图2的驱动器，图4以纵剖视图示出诊断设备，该诊断设备具有处于垂直位置的患者 卧榻，以及设在移位机构和诊断单元的保持器之间的力接收器，图5在图中定性地示出了在诊断设备在0°的水平设备位置中进行检 查时在正常情况下和在碰撞情况下出现的驱动力的变化曲线。相同的附图标记在各图中具有相同的参考标记。
具体实施方式
在图1中示出诊断设备2，该诊断设备是为进行X射线检查而设并且主要包括被示出于倾斜90°的垂直位置的槽形患者卧榻4以及用于诊断单 元8的保持装置6。诊断单元8具有一个设在患者卧榻4的躺卧面10上方 的X射线探测器12以及一个与该X射线探测器机械地相连的X射线发射 器14,该X射线发射器与X射线探测器12位置相对地设置，并且在患者 卧榻4处于水平位置时位于患者卧榻4的下方。患者卧榻4和保持装置6可枢转地设在在此未示出的支撑装置上，使 得患者卧榻4可以从水平位置起绕在此未示出的、根据图1大约位于保持 装置6中心的转动点转动+A90。至如图所示的垂直位置。在卧榻4转动过程 中，保持装置6与诊断单元8 —起转动，因此诊断单元8总是与卧榻4具 有相同取向。传统的位置基本上对应于图1中左侧的视图。在设备2运行时，诊断单元8沿患者卧榻4的纵向16平行于躺卧面10 地移动。为使诊断单元8在纵向16上移位，设有在此实施例中安装在保持 装置6内的驱动器18。借助驱动器18沿着设在槽形患者卧榻4内部并沿纵 向16延伸的移位轴20移动整个保持装置6,所述移位轴构成了移位机构。为了及时发现诊断单元8与在此未示出的、支承在患者卧榻4上的患 者之间的碰撞，在移位轴20的两端在其位于患者卧榻上的支架的范围内设 有两个测量装置22,它们被按照力接收器的类型构造并包括未详细示出的 弹簧体。力接收器22的一端与患者卧榻4固定地连接，而另一端则与移位 轴20相连。因此，两个力接收器基本上构成了移位轴20在患者卧榻4内 的支架。由于力接收器22的弹簧体可以在驱动力的作用下共同牵引或拉伸， 因而移位轴20浮动地支承在力接收器22的上方。力接收器22对从驱动器18引入到移位轴20上的力进行测量。测量数 据被传输到带有存储器25的控制单元24，该控制单元分析测量数据并尤其 将其以力变化曲线的形式可视化(图5)。在检测到碰撞时，控制单元24控 制驱动器18停止，并且使保持装置6反向运动，以中断诊断单元8和患者 之间的接触。因此，完全自动地识别出碰撞并相应地向回移动诊断单元8。在图2中示出了测量装置22的一种替换的实施例。在此，测量装置22 设在驱动器18和移位机构20之间并检测由驱动器18的马达26产生的、 通过传动装置28传输给移位机构20的驱动力矩，如从图3可见。在此， 测量装置22被按照转矩传感器的类型构造，并且在该实施例中设在传动装置28和移位机构22的链轮32之间的驱动轴30上。由于驱动力矩与驱动 器18产生的用于使诊断单元8移位的力相关，因而可以将由控制单元24 得到的测量信号简单地换算成驱动力并在必要时进行显示。由图4可知诊断设备2的另一实施例，其中，测量在保持装置6移动 时作用在移位机构20上的驱动力并且为检测碰撞而对其进行分析。在此， 驱动器18并未安装在保持装置6内，而是固定在移位机构20在患者卧榻4 上的支承点的范围内。移位机构20在该实施例中按照链驱动器的形式构造。 保持装置6与移位机构20固定地连接，使得保持装置6在移位机构20移 位时通过驱动器18—起移动，并引起沿纵向16的移动。测量装置22在此 同样是设在保持装置6和移位机构20之间的力接收器。作为力接收器22的替换，测量装置22也可以按照图4是转矩传感器、 如在图2和图3中所示出的那样，或者是直接设在驱动器18上的扭转传感 器。此外，可以通过测量马达26的特性值、尤其是通过测量马达电流来确 定驱动力。马达电流监测是检测驱动器18的转矩的最简单的可能性。不过 在此要期望最小的精度。对于0。下的水平设备位置，所测得的驱动力随时间的变化曲线在图5 中定性地示出。在此，引入一个预定的、保存在控制单元24的存储器25 中的信号变化曲线K，该信号变化曲线在较早时刻在患者卧榻4上没有患 者时在校准过程中被记录并被保存。校准信号变化曲线K用作比较基准， 其给出一个范围，当诊断元件8沿患者卧榻4移动时驱动力的信号在该范 围内在两个时间点to和t,之间波动，而并不出现由于与患者的碰撞而造成 的干扰。根据校准信号变化曲线定义了误差范围T,驱动力在该范围内有正 常的变化曲线。在诊断设备2运行时，由控制单元24检验当前测得的测量信号A或由 此确定的驱动力是否处在误差范围T内或者超出了误差范围T的上限T0。 为此目的，将当前确定的驱动力尤其与预定的信号变化曲线K和误差范围 T一起显示在一个图中。在测量信号A出现了超出误差范围T的上限To的 峰值时，由控制单元24将其解释为诊断单元8与患者发生了碰撞，并且该 控制单元立刻引入诊断单元8的向回移动。驱动力的正常变化曲线一方面是特定于设备的，另一方面则取决于保持装置6相对于患者卧榻4的倾斜。在此，为了移动保持装置6而必须克服的力可以以保持装置6、移位单元20和驱动器的质量与患者卧榻4的倾 角正弦的乘积的函数形式给出。因此，对于多个设备位置记录并保存校准 信号变化曲线或者根据设备数据算出校准信号变化曲线。尤其是以例如1° 的差对于所有设备位置记录或者计算出信号变化曲线K。如果在设备2运行时遭受磨损或老化过程，那么就需要随时间不断增 大的驱动力来移动保持装置6,即使是在发生碰撞的情况下。在这种情况下， 为设备2运行时的每个设备位置多次跟踪校准信号变化曲线K,以便总是 提供用于分析测量数据的当前误差范围T。
权利要求
1.一种诊断设备(2)、尤其是一种X射线设备，该设备包括患者卧榻(4)，其可转动地支承于支撑装置上；以及诊断单元(8)，该诊断单元同样支承于该支撑装置上并且可以借助于马达驱动器(8)和移位机构(20)沿平行于患者卧榻(4)的纵向(16)移动，其中，设有测量装置(22)，该测量装置用于测量与马达驱动器(18)所施加的驱动力相关的测量参数的测量信号(A)，并且，设有用于分析所述测量信号(A)的控制单元(24)，该控制单元被构造为，在超出与所述测量信号(A)有关的预定值(T0)时引起反应。
2. 根据权利要求1所述的诊断设备(2),其中，所述控制单元(24) 被构造用于，作为反应停止所述诊断单元(8)的进一步移动并且尤其使所 述诊断单元(8)向回移动。
3. 根据权利要求1或2所述的诊断设备(2 ),其中，所述控制单元(24 ) 被构造用于，将所述测量信号(A)与预定的信号变化曲线(K)相比较。
4. 根据权利要求3所述的诊断设备(2),其中，所述控制单元(24) 被构造用于，在超出了针对所述预定信号变化曲线(K)定义的误差范围(T ) 时引起<所述反应。
5. 根据权利要求4所述的诊断设备(2),其中，设有存储器(25)， 在该存储器中为所述患者卧榻(4)的不同位置保存或计算出多个信号变化 曲线(K)。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的诊断设备(2)，其中，所述移 位机构(20)被安装在所述患者卧榻(4)内。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的诊断设备(2)，其中，所述测 量装置(22)被构造用于直接进行力测量。
8. 根据权利要求1至6中任一项所述的诊断设备(2 ),其中，所述测 量装置(22)被构造用于进行转矩测量。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的诊断设备(2)，其中，所述测 量装置(22)被构造用于对所述驱动器(18)的马达特性值进行测量。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的诊断设备(2 )，其中，所述测 量装置(22)被设置在所述驱动器(18)和所述移位机构(20)之间。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的诊断设备(2)，其中，所述测量装置(22)与所述移位机构(20)的支架相连。
12. 根据权利要求1至10中任一项所述的诊断设备(2),其中，所述 测量装置(22)被设置在所述诊断单元(8)和所述移位机构(20)之间。
13. 根据权利要求1至12中任一项所述的诊断设备(2),其中，所述 诊断单元(8)被无重力地支承。
14. 一种借助于马达驱动器(18)和移位机构(20)使诊断设备(2) 的支承于支撑装置上的诊断单元(8)沿平行于患者卧榻(4)的纵向(16) 移位的方法，其中，该患者卧榻同样可转动地支承于该支撑装置上，其中， 借助于测量装置(22)对与马达驱动器(18)所施加的驱动力相关的测量 参数的测量信号(A)进行测量，并且，利用控制单元(24)分析所述测量 信号(A)并且在超出针对所述测量信号(A的预定值(To)时由该控制单 元(24)引起反应。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中，在进行分析时，在运行过程 中更新所保存的测量参数、尤其是驱动力的信号变化曲线(K)。
全文摘要
本发明涉及一种诊断设备(2)、尤其是一种X射线设备，该设备包括患者卧榻(4)，其可转动地支承于支撑装置上；以及诊断单元(8)，该诊断单元同样支承于该支撑装置上并且可以借助于马达驱动器(8)和移位机构(20)沿平行于患者卧榻(4)的纵向(16)移动。为了及时发现诊断单元(8)和支承于患者卧榻(4)上的患者之间的碰撞而设有测量装置(22)，该测量装置用于测量与驱动力相关的测量参数的测量信号(A)。设有用于分析测量信号(A)的控制单元(24)，该控制单元被构造为，在超出与测量信号(A)有关的预定值(T<sub>0</sub>)时引起反应。
文档编号A61B6/04GK101243979SQ20081000490
公开日2008年8月20日 申请日期2008年1月29日 优先权日2007年2月13日
发明者弗朗兹·贝姆勒, 迈克尔·格里纳 申请人:西门子公司