Realisierung eines robotischen Röntgen-C-Bogens. Technische Umsetzung und Applikationen

Ziel dieser Arbeit ist die vollständige Robotisierung eines handelsüblihen Röntgen CBogens, um so seine Handhabung zu erleihtern. Dadurh soll erreiht werden, dass der Arbeitsuss während eines Eingris niht unterbrohen werden muss, um Einstellungen vorzunehmen. Dieses führt zu wesentlihen Vorteilen wie Zeitersparnis, konzentrierterem und damit sihererem Operieren und geringerer Belastung durh Infektion und Narkose. Die Gelenke sollen dazu zusätzlih zu einer manuellen Handhabung auh über einen Steuerrehner kontrollierbar sein. Die Mehanik und die Anforderungen an die Antriebseinheiten wurden untersuht. Es wurden alle Ahsen des C-Bogens mit Motoren, Getrieben und Positionsgebern ausgestattet. Kern der Steuersoftware ist ein Kinematikmodul, das die Vorwärts- und Rükwärtsrehnung beinhaltet. Das kinematishe Problem für diese spezielle Mehanik mit fünf Freiheitsgraden wurde gelöst und implementiert. Dadurh ist es möglih, das Gerät anhand des Zielpunktes und der Strahlrihtung zu positionieren, ohne sih über die einzelnen Gelenkparameter Gedanken mahen zu müssen. Eine Simulationsumgebung wurde geshaen, die der Entwiklung von Anwendungen parallel zur Realisierung der mehanishen Umbauten diente. In umfangreihen Messungen wurde die absolute Positioniergenauigkeit und Wiederholgenauigkeit ermittelt. Anhand der Ergebnisse konnten Verbesserungsmöglihkeiten für die Antriebe und Mehanik der nähsten Generation erarbeitet werden. Die Einüsse der Massendeformation auf den C-Bogen waren Bestandteil einer weiteren Messreihe. Darauf basierend wurde ein Kompensationsalgorithmus implementiert, der die Fehler durh die Verformung durh Gelenkbewegungen ausgleiht. Eine erste Auswahl an Applikationen wurde implementiert, um zu zeigen, welhe Anwendungen durh die Robotisierung vereinfaht oder zum Teil erst ermögliht werden. Neben der rein manuellen Bedienung der Ahsen vier und fünf können diese jetzt auh motorish unterstützt werden und so den Kraftaufwand reduzieren. Alle Ahsen können über Taster oder das Bedienfeld ferngesteuert und damit auh in steriler Umgebung einfaher bedient werden. Durh das Kinematikmodul wird es möglih, Bewegungen in Relation zum Patienten oder anhand eines Röntgenbilds direkt anzugeben und mit dem C-Bogen auszuführen. Zerlegung in einzelne Gelenkbewegungen entfällt somit. Das Verfahren in der Bildebene erleihtert das neu Ausrihten einer Aufnahme im Falle einer falshen Positionierung. Es ermögliht auh das registrierungsfreie Aneinanderfügen von Einzelaufnahmen zu Panoramabildern, um so gröÿere Strukturen wie einen Obershenkelknohen komplett abbilden zu können. Die Sammlung von Pro jektionen für die 3D-Rekonstruktion war bisher auf eine Bewegungsebene beshränkt. Durh die Robotisierung wird diese Datenakquisition niht nur für einen niht-isozentrishen C-Bogen möglih. Die Bewegungsebene kann frei im Raum de- niert werden, je nahdem, wie es die räumlihen Gegebenheiten erfordern. Darüber hinaus können automatish mehrere Ebenen verwendet werden, oder durh freies Pivotieren um das Zielgebiet die besten Blikwinkel für die Rekonstruktion gewählt werden. Durh die Robotisierung des C-Bogens wurde eine Basis geshaen, die die Handhabung des Geräts vereinfaht und eine Vielzahl neuer Anwendungsmöglihkeiten shat. Das Funktionsmuster dient der Entwiklung weiterer Applikationen, der Verbesserung von Bedienkonzepten und der Optimierung des Arbeitsusses. Zur Verdeutlihung, dass dieses Konzept auh auf andere Geräte übertragen werden kann, wird abshlieÿend am Beispiel eines OP Mikroskopes aufgezeigt.