DE102006009716A1

DE102006009716A1 - Lithotripsiegerät

Info

Publication number: DE102006009716A1
Application number: DE102006009716A
Authority: DE
Inventors: Norbert Herrmann; Jochen Miguel Löseken
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2026-03-03
Also published as: US20090204032A1; WO2007099014A1; DE102006009716B4; CN101426432B; CN101426432A

Abstract

Ein Lithotripsiegerät (2) umfasst ein Röntgensystem (3) mit einem in einer Mittelebene des Röntgensystems (3) angeordneten Isozentrum (I) und einen auf das Isozentrum (I) ausrichtbaren Stoßwellenkopf (6), der an einer Tragvorrichtung (8) gelagert ist. Eine besonders einfache und stabile Verstellmechanik des Stoßwellenkopfs ist erreicht, indem die Tragvorrichtung (8) eine erste linearverfahrbare Verstelleinheit (20) zur horizontalen Verstellung des Stoßwellenkopfs (6), eine zweite linearverfahrbare Verstelleinheit (24) zur Höhenverstellung des Stoßwellenkopfs (6) und eine rotatorische Verstelleinheit (22) für eine Rotation des Stoßwellenkopfs (6) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lithotripsiegerät umfassend ein Röntgensystem mit einem in der Mittelebene des Röntgensystems angeordneten Isozentrum und einen auf das Isozentrum ausrichtbaren Stoßwellenkopf, der an einer Tragvorrichtung gelagert ist.
Die Lithotripsie stellt ein medizinisches Verfahren zur extrakorpularen Zertrümmerung von in den Nieren oder in den Harnwegen abgelagerten Konkrementen dar. Ein Lithotripsiegerät besteht in der Regel aus einem Röntgensystem zur Ortung und Visualisierung des Konkrements und einem Therapiesystem zur Zertrümmerung des Konkrements. Das Röntgensystem umfasst üblicherweise einen Röntgen-C-Bogen, der um sein Isozentrum orbital verfahrbar ist. An den Schenkelenden des Röntgen-C-Bogens sind eine Röntgenquelle und ein Bildverstärker angeordnet. Der C-Bogen umgreift bei seinem Einsatz teilweise einen Patiententisch, so dass das Konkrement im Isozentrum liegt. Das Therapiesystem umfasst einen Stoßwellenkopf mit dessen Hilfe Stoßwellen (Schalldruckwellen) erzeugt werden. Um Schaden in dem das Konkrement umgebenden Gewebe weitgehend zu vermeiden, ist es erforderlich, den Fokuspunkt des Stoßwellenkopfs im Konkrement bzw. im Isozentrum des Röntgen-C-Bogens zu positionieren.

Aus der DE 103 42 016 A1 ist eine Lithotripsie-Einrichtung bekannt, bei der der Stoßwellenkopf von einem Gelenkarm getragen ist. Der Gelenkarm weist drei zueinander parallele Drehachsen bzw. drei Drehgelenke auf, durch welche die Positionierung des Stoßwellenkopfs erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Lithotripsiegerät anzugeben, das sich durch eine steife Bauweise und eine einfache Verstellmechanik auszeichnet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Lithotripsiegerät umfassend ein Röntgensystem mit einem in einer Mittelebene des Röntgensystems angeordneten Isozentrum und einen auf das Isozentrum ausrichtbaren Stoßwellenkopf, der an einer Tragvorrichtung gelagert ist, wobei die Tragvorrichtung eine erste linearverfahrbare Verstelleinheit zur horizontalen Verstellung des Stoßwellenkopfs, eine zweite linearverfahrbare Verstelleinheit zur Höhenverstellung des Stoßwellenkopfs und eine rotatorische Verstelleinheit für eine Rotation des Stoßwellenkopfs aufweist.

Die Erfindung gestattet eine wesentliche Vereinfachung der Trag- und Bewegungsmechanik des Stoßwellenkopfs, indem die Positionierung des Stoßwellenkopfs nun über zwei Translationsbewegungen und eine Rotationsbewegung erfolgt. Dies ermöglicht einen besonders einfachen und robusten Aufbau der linearverfahrbaren Verstelleinheiten, der zu einer hohen Steifigkeit der Tragvorrichtung und somit des gesamten Lithotripsiegeräts führt. Darüber hinaus lässt sich der Stoßwellenkopf aufgrund seiner Rotierbarkeit um bis zu 360° in zahlreiche Behandlungspositionen verfahren, so dass eine maximale Präzision der Behandlung gewährleistet ist.

Betrachtet in einem kartesischen Koordinatensystem erfolgt die Höhenverstellung des Stoßwellenkopfs entlang einer z-Achse und die horizontale Verstellung entlang einer y-Achse. Die Drehbeweglichkeit des Stoßwellenkopfs erfolgt um eine Drehachse, die parallel zur x-Achse des Koordinatensystems verläuft. Das Röntgensystem ist derart gelagert, dass es keine Bewegung entlang einer x-Achse ausführt. Somit erübrigt sich eine horizontale Verstellung des Stoßwellenkopfs in die x-Richtung. Die Mittelebende ist hierbei definiert durch die z-y-Ebene in der das Isozentrum liegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die linearverfahrbaren Verstelleinheiten derart ausgebildet, dass die Bewegung zur Höhenverstellung entkoppelt von der Bewegung zur horizontalen Verstellung des Stoßwellenkopfs ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass das Verfahren des Stoßwellenkopfs über mechanisch voneinander unabhängige Achsen erfolgt, so dass die an der ersten linearen Verstelleinheit angreifende Gewichtskräfte des Stoßwellenkopfs auf einem sehr kurzen Weg in die Tragvorrichtung geleitet wird. Weiterhin vorteilhaft ist, dass die voneinander entkoppelten Bewegungen eine besonders einfache Steuerung der Verstelleinheiten ermöglichen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung stehen die linearverfahrbaren Verstelleinheiten senkrecht zueinander. Diese Ausgestaltung ist konstruktiv besonders einfach zu realisieren. Zudem wird somit gewährleistet, dass beim Verstellen einer der Verstelleinheiten ein Verfahren des Stoßwellenkopfs in ausschließlich horizontaler oder vertikaler Richtung erfolgt. Dies macht die Steuerung der Verstelleinheiten besonders leicht.

Vorzugsweise ist das Röntgensystem an der Tragvorrichtung gelagert. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise des Lithotripsiegerät. Hierbei sind die Positionen des Röntgensystems relativ zum Stoßwellenkopf mechanisch festgelegt, so dass keine aufwändigen Berechnungen oder Ortungsvorgänge erforderlich sind, um die Position des Fokuspunkts des Stoßwellenkopfs in Bezug auf das Isozentrum zu ermitteln und zu ändern.

Um eine besonders präzise Fokussierung der Stoßwellen im Isozentrum zu erreichen, ist das Röntgensystem derart an der Tragvorrichtung gelagert, dass der Fokuspunkt des Stoßwellenkopfs in der Mittelebene liegt. Somit wird ein Verlagern des Isozentrums innerhalb der Mittelebene auf keinerlei Weise die Fokussiergenauigkeit des Stoßwellenkopfs beeinträchtigen. Hierdurch ist insbesondere eine orbitale Verfahrbarkeit des Röntgensystems realisierbar, die eine bequeme Erfassung und Überwachung des Konkrements aus unterschiedlichen Richtungen ermöglicht. In jeder Position entlang der orbitalen Fahrbahn des Röntgensystems bleibt das Isozentrum in der Mittelebene, ebenso wie der Fokuspunkt des Stoßwellenkopfs und die Stoßwellen können genau auf des Isozentrum gerichtet werden.

Eine besonders hohe Stabilität der ersten linearverfahrbaren Verstelleinheit ist dadurch erreicht, dass diese bevorzugt aus zwei Verstellarmen ausgebildet ist, zwischen denen der Stoßwellenkopf drehbar gelagert ist. Durch die beiden Verstellarme ist eine spiegelsymmetrische Ausgestaltung der Lagerung des Stoßwellenkopfs erreicht, die eine sehr große Stabilität nach sich zieht. Insbesondere wird dadurch einer Verformung der Verstelleinheit oder gar eine seitliche Verkippung des Geräts aufgrund unsymmetrischer Beanspruchung verhindert. Der Stoßwellenkopfs wird in einer besonders stabilen Lage gehalten und die Kraft, mit der er auf die Verstellarme wirkt, wird beidseitig auf dem kürzesten Weg in die Tragvorrichtung eingeleitet.

Zweckdienlicherweise sind die Verstellarme teleskopartig ausgebildet. Das teleskopartige Ein- und Ausfahren der Verstellarme bietet eine platzsparende Lösung.

Weitere herkömmliche und bewährte Baukomponente werden eingesetzt, um eine einfache Verfahrbarkeit der zweiten linearverfahrbaren Verstelleinheit zu gewährleisten. Deshalb umfasst die zweite linearverfahrbare Verstelleinheit vorteilhafterweise zwei Führungen, die voneinander beabstandet an der Tragvorrichtung angeordnet sind. Die Führungen, die insbesondere Linearführungen sind, gewährleisten eine Bewegung des Stoßwellenkopfs nur in vertikaler Richtung und somit ist die Höhenverstellung von der horizontalen Bewegung des Stoßwellenkopfs entkoppelt. Das Führungs-/Antriebssystem ist insbesondere nach Art vertikal ausgerichteter Kugelumlaufspindeln ausgebildet, die
sich durch geringe Reibung bzw. Verschleiß auszeichnen.

Um eine besonders einfache Ankopplung der ersten mit der zweiten Verstelleinheit zu gewährleisten, sind die Verstellarme zweckdienlicherweise jeweils in einer der Führungen gehalten. Zudem ist jeder der Verstellarme insbesondere in mehreren Punkten oder geradlinig in den Führungen gelagert, so dass eine besonders feste Konstruktion vorliegt, bei der die am anderen Ende des Verstellarms wirkende Gewichtskraft des Stoßwellenkopfs eine vernachlässigbar geringe Biegung des Verstellarms verursacht.

Eine Ausführungsvariante des Lithotripsiegeräts ist anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt die einzige Figur eine perspektivische Darstellung eines Lithotripsiegeräts mit einer rotatorischen und zwei linearverfahrbaren Verstelleinheiten.
In der Figur ist ein Lithotripsiegerät 2 zur extrakorpularen Zertrümmerung von einem Konkrement, z.B. einem Nierenstein, dargestellt. Das Lithotripsiegerät 2 umfasst ein Röntgensystem 3 mit einem Röntgen-C-Bogen 4, einen Stoßwellenkopf 6 und eine Tragvorrichtung 8. Sowohl der C-Bogen 4, als auch der Stoßwellenkopf 6 sind an der Tragvorrichtung 8 gelagert. Der C-Bogen 4 ist orbital verfahrbar und dessen Verfahrrichtung ist durch den Pfeil 10 angezeigt. An den Schenkelenden des Röntgen-C-Bogens 4 sind eine Röntgenquelle 12 und eine Bildgebende Einheit 14 angeordnet, die ebenfalls Teil des Röntgensystems 3 sind. Die Bildgebende Einheit 14 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen Bildverstärker und weitere Komponente zur Detektion eines das Konkrement durchstrahlenden Röntgenstrahls und einer Bildgebung des Konkrements. Durch die Röntgenquelle 12 und die Bildgebende Einheit 14 verläuft eine Strahlachse 16, die das Isozentrum I des Röntgen-C-Bogens 4 enthält. Im Betrieb des Lithotripsiegeräts 2 umgreift der C-Bogen 4 einen hier nicht dargestellten Patiententisch, auf dem ein Patient gelagert ist. Dabei wird das zu zertrümmernde Konkrement genau im Isozentrum I positioniert.
Die y-z-Ebene, in der die Strahlachse 16 liegt, ist die Mittelebene, die das Isozentrum I enthält. Der Stoßwellenkopf 6 ist derart an der Tragvorrichtung 8 befestigt, dass sein Fokuspunkt F sich ebenfalls immer in der Mittelebene befindet. Somit wird der Fokuspunkt F während der Therapie nur über ein Drehen und ein Verfahren des Stoßwellenkopfs 6 in der Mittelebene zum Isozentrum I positioniert.
Die Zertrümmerung des Konkrements erfolgt über gebündelte Schallwellen/Stoßwellen, die vom Stoßwellenkopf 6 erzeugt werden. Die erzeugten Stoßwellen sind in einem Fokuspunkt F fokussiert, der während der Behandlung mit dem Isozentrum I zusammenfällt, in dem auch das Konkrement liegt, um Schaden im Gewebe außerhalb des Konkrements zu vermeiden.
Um den Fokuspunkt F in die korrekte Position zu bringen, ist eine translatorische Beweglichkeit des Stoßwellenkopfs 6 entlang der z-, und y-Achsen und eine Rotation um eine Drehachse 18 parallel zur x-Achse eines kartesischen Koordinatensystems ermöglicht.
Die horizontale Verstellung des Stoßwellenkopfs 6 erfolgt über eine linearverfahrbare Verstelleinheit 20, die in diesem Ausführungsbeispiel nach Art zwei Verstellarme ausgebildet ist. Die Verstellarme 20 sind an der Tragvorrichtung 8 gelagert und sind über ein Antriebssystem teleskopartig ein- und ausfahrbar. Somit werden die auf die Verstelleinheit 20 wirkenden Kräfte symmetrisch verteilt, so dass die Beanspruchung jedes Verstellarms 20 gering ist. Darüber hinaus werden diese Kräfte auf einem besonders kurzem linearen Weg in die Tragvorrichtung 8 eingeleitet.
Der Stoßwellenkopf 6 ist über eine rotorische Verstelleinheit 22, die in dieser Ausführung aus zwei Drehlagern 22 und einer nicht dargestellten Welle besteht, zwischen den zwei Verstellarmen drehbar gehalten. Dabei kann der Stoßwellenkopf 6 um eine durch die Drehlager verlaufende Drehachse 18 um bis zu 360° rotieren. Die Drehlagerung des Stoßwellenkopfs 6 er folgt insbesondere über ein Getriebe, z.B. ein Planetengetriebe oder ein Harmonic-Drive-Getriebe. Zur Arretierung des Stoßkopfs 6 in der gewünschten Position ist ein in diesem Ausführungsbeispiel nicht dargestelltes Arretierelement, beispielweise eine Bremsbacke, vorgesehen, das zum Festhalten des Stoßwellenkopfs 6 gegen die Welle gedrückt wird. Die zum Erzeugen der Stoßwelle erforderliche elektrische Energie wird im Bereich der Drehlager 22 beispielweise über einen Schleifring oder eine Flüssig-Metall-Verbindung in den drehbaren Stoßwellenkopfs 6 eingeleitet.
An ihrem anderen Ende ist jeder der Verstellarme 20 über ein Führungs-/Antriebssystem mit Linearführungen 24 in zwei Punkten an der Tragvorrichtung 8 befestigt. Die Führungen 24 sind senkrecht zu den Verstellarmen 20 ausgebildet und ermöglichen eine Höhenverstellung der Verstellarme 20 bzw. des Stoßwellenkopfs 6. Die Führungen 24 auf jeder Seite der Tragvorrichtung 8 sind insbesondere Elemente einer hier nicht dargestellten motorisch angetriebenen Kugelumlaufspindel, die im Wesentlichen ein vertikal gerichtetes Gewinde und eine Schraubenmutter aufweist. Die Verstellarme 20 sind an der Schraubenmutter befestigt und gleichzeitig über die Führungen 24 gelagert. Die Rotation des Gewindes wird in eine translatorische Bewegung der Mutter umgewandelt, wodurch die Positionierung der Verstellarme 20 in Vertikalrichtung erfolgt.
Durch die Art der Lagerung der Verstellarme 20 ist die Höhenverstellung des Stoßwellenkopfs 6 entkoppelt von seiner horizontalen Verstellung, d.h. das vertikale Verfahren des Stoßwellenkopfs 6 erfolgt unabhängig von dem Aus- oder Einfahren der Verstellarme 20. Die Rotation des Stoßwellenkopfs 6 erfolgt ebenfalls unabhängig von den translatorischen Bewegungen der Verstellarme 20. Somit wird der Stoßwellenkopf 6 über mechanisch unabhängige Achsen verfahren, was die Ansteuerung des Bewegungsablaufs deutlich vereinfacht.

Claims

Lithotripsiegerät (2) umfassend ein Röntgensystem (3) mit einem in einer Mittelebene des Röntgensystems (3) angeordneten Isozentrum (I) und einen auf das Isozentrum (I) ausrichtbaren Stoßwellenkopf (6), der an einer Tragvorrichtung (8) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragvorrichtung (8) eine erste linearverfahrbare Verstelleinheit (20) zur horizontalen Verstellung des Stoßwellenkopfs (6), eine zweite linearverfahrbare Verstelleinheit (24) zur Höhenverstellung des Stoßwellenkopfs (6) und eine rotatorische Verstelleinheit (22) für eine Rotation des Stoßwellenkopfs (6) aufweist.
Lithotripsiegerät (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die linearverfahrbaren Verstelleinheiten (20, 24) derart ausgebildet sind, dass die Bewegung zur Höhenverstellung entkoppelt von der Bewegung zur horizontalen Verstellung des Stoßwellenkopfs (6) ist.
Lithotripsiegerät (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die linearverfahrbaren Verstelleinheiten (20, 24) senkrecht zueinander stehen.
Lithotripsiegerät (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Röntgensystem (3) an der Tragvorrichtung (8) gelagert ist.
Lithotripsiegerät (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Röntgensystem (3) derart an der Tragvorrichtung (8) gelagert ist, dass ein Fokuspunkt (F) des Stoßwellenkopfs (6) in der Mittelebene liegt.
Lithotripsiegerät (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste linearverfahrbare Verstelleinheit (20) aus zwei Verstellarmen ausgebildet ist, zwischen denen der Stoßwellenkopf (6) drehbar gelagert ist.
Lithotripsiegerät (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellarme (20) teleskopartig ausgebildet sind.
Lithotripsiegerät (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite linearverfahrbare Verstelleinheit (24) zwei Führungen umfasst, die voneinander beabstandet der Tragvorrichtung (8) angeordnet sind.
Lithotripsiegerät (2) nach einem der Ansprüche 6 oder 7 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellarme (20) jeweils in einer der Führungen (24) gehalten sind.