一种无限通讯式CT扫描仪的制作方法

本发明涉及一种医疗器械设备，更具体地说，本发明涉及一种无限通讯式ct扫描仪。

背景技术：

从本世纪初开始应用于临床以来，锥束ct发展迅速，在未来高技术战争中，野战激动医疗设备是战时伤员救治的重要医疗机构，也是重大灾害救援的重要医疗组成部分。然而野战环境恶略，传统的庞大ct扫描仪不仅占据空间大，而且不能为危重病人提供适时的床旁扫描服务。

目前已经有若干小型化ct产品，但无一例外地采用了与传统ct近似的技术，如闪烁体探测器阵列，滑环数据传输以及螺旋扫描的工作方式，且只能进行断层重建，都是将x射线源和探测器固定安装于转盘上，转盘旋转过程中，探测器接收穿透过人体器官或组织后的x射线，由计算机软件系统对采集的数据进行图像三维重建。而为了进一步体现便利性，适应未来市场的需求，床旁ct扫描仪的诊断功能宜作相应的扩展，如dr拍片、x透视，医生可根据病人检测部位、检查费用及图像分辨率的要求选择合理的检查方式。

再者，移动扫描仪存在诸多可以改进的地方。专利号201510627371为例，它主要是通过减小ct扫描仪的体积、重量、减少转动部件的转动弧度和整机的震动幅度，对整机进行了改进，该专利中的拖链部分设计部分是研究小组的首创，但是同时也带来了动平衡的问题，需要通过平衡校正来消除传动偏心力等措施来减轻和消除ct扫描仪自身的震动量来减少对工作地面的要求。

床旁ct扫描仪具有质量轻、体积小、移动灵活等特点，但是目前市场上床旁ct扫描仪均采用圆环状结构，即转动部分为一个大圆环，发动机固定与机架上，通过机械部件的传动和连接带动大圆环进行周转，而通常x射线源和探测器固定安装于转盘上，负重载荷量大，往往降低发动机的机械效率，对野战方舱的供电需求较高，以美国的neurologica公司设计的小型ct扫描仪为例，采用覆带方式实现同步带动，这种方式的主要优点在于重心稳定，缺点是对工作场地的地面要求非常高，不能再一般地面和野外环境扫描，而且由于带轮传动的固有因素，例如皮带打滑、锁止等，无法满足于高精度的野外救护系统。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明主要解决的是ct扫描仪对工作场地的地面要求非常高的技术问题，主要通过减小ct扫描仪的体积、重量、减少转动部件的转动弧度和整机的震动幅度，同时为了不通过平衡校正来消除传动偏心力等措施来减轻和消除ct扫描仪自身的震动量，本发明取消了覆带方式的机械传动链，来减少电机同步结构内部件的数量，不仅降低了成本，而且满足对工作地面的要求，使得ct扫描仪的使用场地更广。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种无限通讯式ct扫描仪，包括：

机架，其垂直架设在ct扫描仪的移动装置上；笼型旋转部件，包括第一旋转配件、第二旋转配件以及连接所述第一旋转配件和所述第二旋转配件的棱边，第一旋转配件通过回转轴承转动设置在所述机架上，所述笼型旋转部件和机架为圆环状结构，圆环中心作为ct扫描仪的扫描孔；成像系统，其具有沿轴中心对称设置在所述第二旋转配件同侧壁上的x射线源组件和探测器组件，所述x射线源组件与所述探测器组件固定在第二旋转配件，所述探测器组件对应接收来自所述x射线源组件的出射线；以及倾斜设置在第一旋转配件上的涡轮组件，与其啮合的大齿轮固定设置在机架的异于所述第一旋转配件的一面，所述第一旋转配件、机架、大齿轮和第二旋转配件的轴线重合，涡轮组件靠电机带动所述笼型旋转部件绕大齿轮周向旋转，电缆通过所述笼型旋转部件连接电源与所述成像系统；其中，所述x射线源组件以锥形束作为出射光束，所述成像系统以动态容积扫描方式旋转一周以完成对目标物的扫描成像过程。

优选的，所述回转轴承的外圈安装在所述机架的内圈上，第一旋转配件外圈半径小于所述机架内圈半径，且通过所述回转轴承与所述机架间隙配合，所述第一旋转配件的外圈突出的一侧壁与所述机架之间设置滚珠或滚子，所述机架内圈外壁上设有可容纳所述滚珠或滚子的凹槽；所述机架半径介于大齿轮和第一旋转配件之间，所述大齿轮设置成斜齿轮，通过螺栓固定在所述机架上。

优选的，所述涡轮组件包括：涡轮轴，其通过底板架设在所述笼型旋转部件上，所述底板通过型材紧固于所述笼型旋转部件的所述棱边上，所述涡轮轴两端分别用滚动轴承支撑于底板上；蜗杆，通过内花键与所述涡轮轴相连接，所述涡轮轴一端通过制动装置连接发动机，另一端装有蝶形弹簧和压盖，在通过在所述蜗杆和所述大齿轮之间啮合传递力时在涡轮轴上作用一个轴向力，直接带动所述笼型旋转部件进行绕轴旋转，且根据电机的转向而正转或反转；制动开关，所述制动开关一端设有凹槽，凹槽与初始杆的凸起部配合，另一端固定于所述底板靠近发动机的位置，当电机不工作时，所述制动开关通过凹槽与所述初始杆的凸起部卡住，即为初始位置。

优选的，所述笼型旋转部件上安装有工控机a，位于所述探测器组件的下部，并配套有电源和指令处理器，所述探测器组件包括图像预处理装置，该图像预处理装置对第一图像信号进行处理，该第一图像信号具有显现被摄体的影像部分和设置于所述影像部分的周围的余白部分，其特征在于：余白检测部，其检测所述第一图像信号中的所述余白部分；关注区域设定部，其根据所述余白检测部所检测出的余白部分，设定与所述第一图像信号中的所述影像部分对应的初始关注区域；以及关注区域图像生成部，其生成关注区域图像信号，该关注区域图像信号表示所述关注区域设定部所设定的所述初始关注区域。

优选的，所述关注区域图像生成部具有：切出部，其从所述第一图像信号中切出由所述关注区域设定部所设定的所述初始关注区域；以及放大缩小部，其生成对应于所述第一图像信号的显示对象而放大或缩小由所述切出部从所述第一图像信号中切出的所述初始关注区域后的图像，作为所述关注区域图像信号。

优选的，所述笼型旋转部件上安装有显示器，显示器由工控机b、ac-dc电源和图形显示器组成，所述工控机b安装于所述旋转部件的一侧的棱边上，另一侧的棱边上安装图形显示器，且所述图形显示器可变位置和观看角度，所述ac-dc电源为工控机b供电；所述显示器显示所述图像处理装置输出的图像。

优选的，所述笼型旋转部件上安装有无线数据通信模块，包括：第一存储器，所述第一存储器被构造成存储所述临床数据；发送器，所述发送器被构造成根据第一通信协议来发送所述临床数据；接收器，所述接收器被构造成根据第二通信协议来接收增强数据；以及第二存储器，所述第二存储器被构造成存储所述增强数据。所述增强数据建立于所述临床数据的基础上。

优选的，所述移动装置上安装紧急停止按钮开关和射线指示灯。

优选的，所述移动装置的底部设置隔离变压器和一台图形处理计算机，与所述图形处理计算机连接的存储介质安装在面板上，所述图形处理计算机预制三维ct图像重建算法。

优选的，所述供电方式为滑环式供电。

本发明至少包括以下有益效果：

1、由于具有：笼型旋转部件，包括第一旋转配件、第二旋转配件以及连接所述第一旋转配件和所述第二旋转配件的棱边，且所有影像设备均集成在笼型旋转部件上，作为一个整体进行装配和旋转不仅为安装和制造带来方便，而且在尺寸上不需要考虑带轮的设计，大大减少了设计尺寸，相比于背景技术中的专利文献201510627371更加显著地减小了整机重量和体积；

2、由于具有：余白检测部，其检测第一图像信号中的余白部分，该第一图像信号具有显现被摄体的影像部分和设置于该影像部分的周围的余白部分；关注区域设定部，其根据余白检测部所检测出的余白部分，设定与影像部分对应的初始关注区域；以及关注区域图像生成部，其生成关注区域图像信号，该关注区域图像信号表示关注区域设定部所设定的初始关注区域，且自动地生成表示与影像部分对应的关注区域的图像，因此能够减轻直到从所输入的图像信号中获取表示关注区域的图像为止的操作人员的操作负担；

3、由于具有：无线数据通信模块，包括：第一存储器，所述第一存储器被构造成存储所述临床数据；发送器，所述发送器被构造成根据第一通信协议来发送所述临床数据；接收器，所述接收器被构造成根据第二通信协议来接收增强数据；以及第二存储器，所述第二存储器被构造成存储所述增强数据。所述增强数据建立于所述临床数据的基础上；因此降低了排线的设计强度，极大地减少了线缆缠绕、拉扯、松散的困扰，且方便野外的数据传输和备份；所述无线数据通信模块通过网络与主服务器进行连接；所述无线数据通信模块中还设置有云服务器，所述无线数据通信模块通过互联网连接远程的所述云服务器，通过所述无线数据通信模块向所述云服务器中上传或下载影像信息。

4、本发明的ct扫描仪提供断层和透视两种成像方式，移动方便，可在急诊室、icu和普通病房使用，可用于车载、舰载和机载，满足危重症急救和野外创伤快速救治需要，方便对有辅助监测救护仪器的病人的扫描。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明的机架示意图。

图2为本发明中笼型旋转部件后侧视图。

图3示出根据示例性实施例的通信器的配置。

图4是本发明中笼型旋转部件正视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1和图2所示，本发明提供一种医用的笼型ct扫描仪，包括：

机架1，其垂直架设在ct扫描仪的移动装置2上；笼型旋转部件3，包括第一旋转配件3-1、第二旋转配件3-2以及连接所述第一旋转配件3-1和所述第二旋转配件3-2的棱边3-3，第一旋转配件3-1通过回转轴承转动设置在所述机架1上，所述笼型旋转部件3和机架1为圆环状结构，圆环中心作为ct扫描仪的扫描孔；成像系统，其具有沿轴中心对称设置在所述第二旋转配件3-2同侧壁上的x射线源组件4和探测器组件5，所述x射线源组件4与所述探测器组件5固定在第二旋转配件3-2，所述探测器组件5对应接收来自所述x射线源组件4的出射线；以及倾斜设置在第一旋转配件3-1上的涡轮组件6，与其啮合的大齿轮7固定设置在机架1的异于所述第一旋转配件3-1的一面，所述第一旋转配件3-1、机架1、大齿轮7和第二旋转配件3-2的轴线重合，涡轮组件6靠电机8带动所述笼型旋转部件3绕大齿轮7周向旋转，电缆通过所述笼型旋转部件3连接电源与所述成像系统；其中，所述x射线源组件4以锥形束作为出射光束，所述成像系统以动态容积扫描方式旋转一周以完成对目标物的扫描成像过程。

上述技术方案中，所述回转轴承的外圈安装在所述机架1的内圈上，第一旋转配件3-1外圈半径小于所述机架1内圈半径，且通过所述回转轴承与所述机架1间隙配合，所述第一旋转配件3-1的外圈突出的一侧壁与所述机架1之间设置滚珠或滚子，所述机架1内圈外壁上设有可容纳所述滚珠或滚子的凹槽；所述机架1半径介于大齿轮7和第一旋转配件3-1之间，所述大齿轮7设置成斜齿轮，通过螺栓固定在所述机架1上。

如图4所示，所述涡轮组件6包括：涡轮轴6-1，其通过底板6-2架设在所述笼型旋转部件3上，所述底板6-2通过型材紧固于所述笼型旋转部件3的所述棱边3-3上，所述涡轮轴6-1两端分别用滚动轴承支撑于底板6-2上；蜗杆6-3，通过内花键与所述涡轮轴6-1相连接，所述涡轮轴6-1一端通过制动装置连接电机8，另一端装有蝶形弹簧和压盖，在通过在所述蜗杆6-3和所述大齿轮7之间啮合传递力时在涡轮轴6-1上作用一个轴向力，直接带动所述笼型旋转部件3进行绕轴旋转，且根据电机8的转向而正转或反转；制动开关9，所述制动开关9一端设有凹槽，凹槽与初始杆10的凸起部配合，另一端固定于所述底板靠近电机8的位置，当电机8不工作时，所述制动开关9通过凹槽与所述初始杆10的凸起部卡住，即为初始位置。

另一种实施例中，所述笼型旋转部件3上安装有工控机a，位于所述探测器组件5的下部，并配套有电源和指令处理器，所述探测器组件5包括图像预处理装置，该图像预处理装置对第一图像信号进行处理，该第一图像信号具有显现被摄体的影像部分和设置于所述影像部分的周围的余白部分，其特征在于：余白检测部，其检测所述第一图像信号中的所述余白部分；关注区域设定部，其根据所述余白检测部所检测出的余白部分，设定与所述第一图像信号中的所述影像部分对应的初始关注区域；以及关注区域图像生成部，其生成关注区域图像信号，该关注区域图像信号表示所述关注区域设定部所设定的所述初始关注区域。

另一种实施例中，所述关注区域图像生成部具有：切出部，其从所述第一图像信号中切出由所述关注区域设定部所设定的所述初始关注区域；以及放大缩小部，其生成对应于所述第一图像信号的显示对象而放大或缩小由所述切出部从所述第一图像信号中切出的所述初始关注区域后的图像，作为所述关注区域图像信号。

另一种实施例中，所述笼型旋转部件3上安装有显示器，显示器由工控机b、ac-dc电源和图形显示器组成，所述工控机b安装于所述旋转部件的一侧的棱边上，另一侧的棱边上安装图形显示器，且所述图形显示器可变位置和观看角度，所述ac-dc电源为工控机b供电；所述显示器显示所述图像处理装置输出的图像。

另一种实施例中，所述笼型旋转部件上安装有无线数据通信模块，包括：第一存储器，所述第一存储器被构造成存储所述临床数据；发送器，所述发送器被构造成根据第一通信协议来发送所述临床数据；接收器，所述接收器被构造成根据第二通信协议来接收增强数据；以及第二存储器，所述第二存储器被构造成存储所述增强数据。所述增强数据建立于所述临床数据的基础上。

另一实施例中，所述移动装置的底部设置隔离变压器和一台图形处理计算机，与所述图形处理计算机连接的存储介质安装在面板上，所述图形处理计算机预制三维ct图像重建算法。

另一实施例中，所述移动装置上安装紧急停止按钮开关和射线指示灯。

所述供电方式为滑环式供电。

另一实施例中，设计要求和主要技术指标：

1.整机重量及尺寸。

整机重量控制在300公斤以内；尺寸要适合护士手推拉移动进出医院常规普通病房。

2.x线球管型号：variang1086。

配用管壳型号：b-160h；

安装位置：旋转机架，可向探测器方向远近多个固定位置移动安装；

x线球管封装尺寸和配用管壳尺寸见网站产品数据；

x线球管出光口前端的限束器尺寸：沿x线球管封装最长方向长19cm，宽25cm，沿x线发射方向深19cm。见rf202限束器说明书；

限束器正交两侧安装线形指示光(可为红、绿色激光)，可以调节指示光在探测器上及与旋转中心轴线交叉点处的角度。

3.探测器型号varianpaxscan4030cb。

重量：16kg；尺寸：466mm×366mm×64mm。

配套电源和指令处理器：尺寸：279.4mm×258.75mm×76.2mm；重量：8.4kg。

安装位置：旋转机架，建议配套电源和指令处理器安装与探测器下部，一起安装的还有工控机a。

4.电源型号：shfr400-cbct(双极供电、配高压电缆和标准接插件)

安装位置：旋转机架。

六个电源组成部分的尺寸和重量：

hvtransformer，12,8kg215,5x260x291,9mm。

maincontrolboardmodule,1,2kg331,5x230x41,5mm。

invertermodule,7kg351,2x212x214,2mm。

startermodule,0,8kg158x194,4x48mm。

inputmodule，6kg.135x215x43mm。

optimalintefaceboardmodule,0,3kg150,7x27,3x112,7mm。

5.热交换器(带泵、配进和出油管)。

型号：varianhe-581；尺寸：381(长)×304.8(宽)×127(厚)安装尺寸和结构见产品说明；重量：16.5kg(带油管可能增加重量)；安装位置：旋转机架。

6.整机旋转部分。

旋转方式：双轴承支撑或单只角接触轴承支撑，自由旋转，由于晃动造成的旋转中心失衡位移不大于0.2毫米。

传动方式：齿轮+螺杆。齿轮(外齿)安装在旋转机架，螺杆+连轴器+电机安装在移动机架。

驱动电机(安川产，带旋转编码器)：型号：sgmgv-20ade6s；尺寸和重量根据需要；安装位置：移动机架。

电机驱动器：型号：sgdv-180a01a000000；尺寸和重量根据需要；安装位置：移动机架。

旋转编码器(欧姆龙产)：型号：e6c2-cwz3e600p/r2；尺寸和重量根据需要；安装位置：旋转机架。齿轮(内齿)安装在移动机架，测角齿轮+旋转位置光电编码器安装在旋转机架。

工控机a：型号：ark-5260台湾研华产品；尺寸：137x189x221mm；重量：4.2kg；安装位置：旋转机架，安装在探测器下部。

光电传感器b(扫描起始位置)：型号：e3z-g622m欧姆龙产品放大器内置，凹槽型；安装位置：光电传感器安装在旋转机架，位置挡片安装在移动支架上；注意双光路；在旋转机架旋转过程中，对正定位误差不大于±0.5毫米。

ac-dc电源：(为工控机a供电12vdc5a)：安装位置：安装位置：旋转机架。

动平衡：重量差异不大于10％；并保证旋转中心失衡位移不大于0.2毫米。

最大旋转速度：10秒/每圈。

供电方式：滑环式(三环，每环不少于三个滑动接触电极，每环通过电流大于16a)。

中心可穿越直径：大于500毫米。

7.整机移动和固定支撑。

整机在停机状态时可在水平面内自由移动；在工作状态时，球管和探测器旋转过程中，要求整机相对于地面固定，在旋转扫描过程中机架不发生移动动和晃动，误差控制在±0.5毫米范围内。

移动机架的底部放置350瓦的隔离变压器和1台图形处理计算机(型号未定)；与图形计算机连接的存储介质接口安装在外侧面板。

8.显示器。

工控机b(带电阻触摸屏和计算机)：型号：ippc-8151s(15寸)台湾研华产品；安装位置：移动机架面对中心圆孔的侧面，在球管和探测器一面的右面，固定安装。

ac-dc电源：(为工控机a供电12vdc5a)：安装位置：移动机架。

图形显示器(带电阻触摸屏)：型号：fpm-7211w(21寸)台湾研华产品；安装位置：移动机架面对中心圆孔的侧面，在球管和探测器一面的左面，可变位置和观看角度。

9.运动噪音：不大于60分贝，距离1米处测量。

10.红外光电数据通信模块：安装位置：旋转和移动机架各1个；旋转机架停止定位后两个模块对正，误差不大于±1°。

11.无线数据通信模块：安装位置：旋转和移动机架各1个；旋转机架停止定位后两个模块位置对正。

12.光电传感器a(停机位置)：型号：e3z-g622m欧姆龙产品放大器内置，凹槽型；安装位置：光电传感器安装在移动机架，位置挡片安装在旋转支架上；注意双光路；在旋转机架旋转过程中，对正定位误差不大于±0.5毫米。

13.在控制台和移动机架(外壳)上安装紧急停止按钮开关和射线指示灯，射线指示灯能被室内各位置的人员都观察到。

14.在中心圆孔的上方安装患者呼吸指示灯(不旋转)。

15.在移动机架顶部安装360°全角红外遥控信号接收探头。

图3是根据示例性实施例的通信器70的框图。参照图2，通信器70可被连接到从选择台架20、信号收发器30、监视器40、系统控制器50和操作台60中选择的至少一个。

通信器70可向通过图片归档与通信系统(pacs)连接的医院中的医院服务器或另一医学设备发送数据，以及从所述医院服务器或另一医学设备接收数据，通信器70根据医学数字成像和通信(dicom)标准执行数据通信。

如图3所示，通信器70可有线地或无线地连接到网络80以与服务器92、医学设备94或便携装置96进行通信。

具体地讲，通信器70可通过网络80发送和接收与对象的诊断相关的数据，并且也可发送和接收由医学设备94(诸如ct设备、mri设备或x射线设备)所捕获的医学图像。此外，通信器70可从服务器94接收对象的诊断历史或治疗方案，并且可使用所述诊断历史或治疗方案来诊断对象。通信器70不仅可与医院中的服务器92或医学设备94执行数据通信，而且可与便携装置96(诸如医生或患者的移动电话、个人数据助理(pda)或膝上型电脑)执行数据通信。

此外，通信器70可通过网络80向用户发送关于mri系统的故障或关于医学图像质量的信息，并且可从用户接收关于该信息的反馈。

通信器70包括至少一个能与外部设备通信的组件。

例如，通信器70可包括局域通信元件72、有线通信元件74和无线通信元件76。局域通信元件72是指用于与预定距离内的设备执行局域通信的模块。根据示例性实施例的局域通信技术的示例包括但不限于无线局域网(lan)、wi-fi、蓝牙、zigbee、wi-fi直连(wfd)、超宽带(uwb)、红外数据协会(irda)、蓝牙低功耗(ble)和近场通信(nfc)。

有线通信元件74是指用于通过使用电信号或光信号执行通信的模块。根据示例性实施例的有线通信技术的示例包括使用双绞线电缆、同轴电缆和光纤电缆的有线通信技术以及其他任何适当的有线通信技术。

无线通信元件76向从移动通信网络中的基站、外部设备和服务器选择的至少一个发送无线信号，以及从自移动通信网络中的基站、外部设备和服务器中选择的至少一个接收无线信号。这里，根据文本/多媒体消息的发送和接收，无线信号可以是语音呼叫信号、视频呼叫信号或各种格式中的任何一种的数据。

本发明提供的无限通讯式ct扫描仪，解决现有床旁ct扫描仪中心不稳、皮带打滑、振动影响精度的缺点，拟通过发明对其设计进行一系列革新，使得整机设计机动，通过脉冲曝光成像方式来降低辐射剂量；通过设计新的成像几何来扩大扫描孔径；通过优化机械结构来降低扫描仪的重量和体积；通过快速的动态容积扫描技术完全解决螺旋型ct对扫描场地要求高的难题，从而扩大移动式ct扫描仪的使用范围和场所，满足野外救护需求。

本发明采用快速动态容积扫描以及基于新型重建算法的图像重建。

由上所述，本发明采用创新成像几何设计，提升扫描孔径：

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。