小型床旁ct扫描仪的制作方法_5

文档序号:9478608阅读:来源:国知局
,也就是说有两套中控刹车组件,分布设置在第二基座长度方向两端,所述传动连杆组件的具体结构包括:凸轮轴,摇杆和第二弹簧,凸轮轴,其轴向表面设置为棱角,所述凸轮轴的两端设置在所述第二基座长度方向一侧的两个所述医疗床轮的刹车凸轮中,通过转动卡设在刹车凸轮中的凸轮轴来实现刹车凸轮的上下移动,也就是控制医疗床轮的工作档位,转动凸轮轴即可实现医疗床轮在几个档位中的切换,也就是一种装置可以在制动、定向移动、万向移动的模式下切换;
[0090]摇杆,其为折弯构件,每一个所述直线轴承下端对应设置有一个所述摇杆,也有四个摇杆,且所述摇杆穿设固定在所述凸轮轴上,每根凸轮轴两端分别穿过一个摇杆的中部然后与刹车凸轮卡合,所述摇杆的上端通过闸线与上端的所述直线轴承连接,所述第二基座宽度方向一侧的两个所述摇杆下端通过脚轮连杆枢接,也就是一个脚轮连杆的两端分别转动连接至一个摇杆的下端,从而,凸轮轴实现第二基座长度方向一侧的两个摇杆联动,脚轮连杆实现第二基座宽度方向一侧的两个摇杆联动,同时每个摇杆的上端通过闸线与对应上端的直线轴承连接,从而完成四个摇杆的联动,也就是完成四个医疗床轮的联动控制,而控制扶手任意一侧的中控刹车组件即可控制四个医疗床轮的制动或定向移动或任意方向移动;
[0091]第二弹簧,其上端与所述扶手下端连接,所述第二弹簧的下端与所述摇杆中部连接,第二弹簧使得常规状态下,由凸轮轴控制的医疗床轮处于制动位置,其中,初始条件下,四个所述摇杆的摆动位置一致。其中,所述第二基座上活动设置有升降组件,CT扫描仪设置在所述升降组件上。
[0092]工作原理如下,正常工作状态下,四个医疗床轮处于制动状态,也就是第一、第二弹簧复位状态,移动装置稳定在地面上,CT扫描仪固定在移动装置上,在工作状态时也不会产生移动,同时四个医疗床轮有机械控制的齿轮控制卡死,有效降低和吸收了 CT扫描仪的震动,CT扫描仪身基本不会震动,从而提高了 CT扫描仪的扫描或拍片效果,强化了 CT扫描仪的性能,成像效果更好。CT扫描仪需要移动到另一个病房时,以钢管把手做为受力载体,手动拉动任意一侧的拉杆轴,直线轴承上拉,闸线同步上拉,将其提起,第一、第二弹簧拉伸,同步带动四个摇杆同向转动,进一步带动两个凸轮轴转动,进而转动刹车凸轮,使得四个医疗床轮同步切换到可移动的位置,保持拉杆轴的上拉位置,推动钢管把手,将移动装置整体进行移动,直到移动到目的地,松开拉杆轴,由于第一、第二弹簧的复位力,使得凸轮轴逆向转动呢,四个医疗床轮同步复位到制动位置,由此移动装置牢牢的固定在地面上,避免在CT扫描仪工作过程中移动,同时消除震动,提高性能,这种随拉随动,且拉杆轴一复位,移动装置即可固定在地面上,大大方便了工作人员将CT扫描仪移动,可以实现单人操作,推拉方便,同时无需去手动控制每一个脚轮,到达位置后再去手动刹住每个脚轮,移动更加便捷化,操作性更高,移动更方便,可实现单人操作,震动小,位置固定后,移动装置即可死死固定在地面上,不易移动,从而又提高了 CT扫描仪的成像或拍片性能,清晰度更高,由此可见,本发明的移动装置具有较大的良好的实用性能和可操作性。
[0093]另一种实施例中,所述X射线源发生器的出射窗口设置有用于限制射线束形状的限束器,所述限束器内设置有用于显示扫描视野的视野指示机构,所述视野指示结构包括LED光源、限束光阑以及发射镜,所述LED光源的焦点与X射线源球管焦点相对于所述反射镜成镜像关系。限束器用于限制射线束形状,并通过可见光照明系统模拟射线束在探测器上的位置。光源光线通过线束光阑后,由反射镜反射经出射窗口线束照射至探测器,LED焦点与射线源球管焦点关相对于反射镜成镜像关系,线束窗为钨钢片矩形窗口。此外窗口外置可滤波片用于过滤散射射线和低能射线,提高成像信噪比。滤波片由单轴机器人驱动,可实现直线运动。光源采用LED光源,色温3000K,选用聚焦透镜。反射镜采用前表面镀铝反射镜,可见光范围内反射率> 90%。采用可见光显示扫描视野,相比传统的激光十字线,简化了病人在锥束CT扫描前的摆位过程。
[0094]另一种实施例中,所述探测器组件对应位置的所述转盘上设置有若干个配重块,所述配置块用于对所述旋转部件的回转离心力进行调平衡。本发明中设置有转盘旋转动平衡校正装置,转盘旋转部件动不平衡容易产生交变的惯性力和惯性力矩,损伤同步带,影响传动精度和平稳度,同时会引起基座及整机的振动,导致检测位置精确度下降。本发明床旁移动CT成像系统旋转件直径约为850mm,宽度为500mm,最高转速12r/min,考虑到转速相对较低,因此作静平衡校正即可满足要求。
[0095]回转件静平衡条件为:分布于该回转件上各个质量的离心力的合力等于零或质径积的矢量和等于零。即要求回转件的重心位于回转轴上。本发明采用在转盘上以质心相对于原点的反方向布置配重块的方法,配重原则是在尽量离旋转中心轴距离远处布置小体积高质量材料,一般采用比重为11.3kg/m3的铅块。
[0096]由上所述,本发明采用创新成像几何设计,提升扫描孔径:
[0097]CT扫描仪的体积和内径主要受成像几何与成像部件的体积和重量所限制。为了减小我们床旁扫描仪外径,同时也尽量扩大扫描孔内径,我们需要在成像几何上有所创新。在这里我们采用半扇束扫描方式,在一定程度上缩减了成本,降低了重量;同时由于半扇束扫描的特殊结构,我们能够在转动平面内偏转探测器,从而使得探测器到旋转中心的距离更大,而保持中心视野大小不变。通过优化整体结构设计,我们能极大地缩小扫描仪外径和长宽尺寸,使之更加灵活机动,扩大扫描仪应用范围。下面将从扫描模式,影像链关键机械部件设计等方面进行详细论述。
[0098]a)半扇束倾斜探测器扫描模式
[0099]该扫描模式将显著降低扫描仪的探测器成本,同时降低了对X射线源扇形角的要求,扩大了对现有射线源的选择。在同等扫描视野的前提下,倾斜安装的平板探测器增大了探测器到旋转中心的距离,从而实际上增大了扫描仪的内径,方便对有辅助监测救护仪器的病人的扫描。
[0100]b) CT扫描和DR拍片功能切换机构
[0101]常规CT扫描仪不具备DR拍片功能,只是将射线源和探测器刚性固定在转盘上,故而能很好地保证旋转过程中射线源和探测器之间的相对位置关系和成像精度。为实现CT/DR切换功能,该项目床旁移动CT射线源和探测器位置需要可调,由CT半扇形扫描切换至DR拍片功能过程中,需要两组机构协同动作,射线源要求摆动一定角度,同时探测器平动一定距离,两个工作位置需定位非常可靠,因此要求设计可行的传动及定位机构,应具有以下特点:传动机构刚性高,传动链尽量短;传动间隙极小;终端定位精度高且锁紧可靠;驱动力矩和功率符合要求。
[0102]c)射线源摆动机构
[0103]X射线源固定在支架上,支架和安装板之间采用交叉滚子轴环旋转支撑,支架与单轴驱动器的滑块以连杆形式铰接,最后将整个模块通过安装板固定在转盘上。X射线源的定位依靠电机制动器的扭矩保持。
[0104]d)探测器平动机构
[0105]平板探测器通过工装和支架的过渡连接,安装在单轴驱动器的滑块上,设计平动距
[0106]离约为130mm,为保证平移和定位精度,采用单轴驱动器作为动作机构,通过基座安装于转盘之上,探测器的终端定位依靠电机制动器的扭矩保持。
[0107]e)限束器和视野指示机构
[0108]限束器用于限制射线束形状,并通过可见光照明系统模拟射线束在探测器上的位置。
[0109]光源光线通过线束光阑后,由反射镜反射经出射窗口线束照射至探测器,LED焦点与射线源球管焦点关相对于反射镜成镜像关系,线束窗为钨钢片矩形窗口。此外窗口外置可滤波片用于过滤散射射线和低能射线,提高成像信噪比。滤波片由单轴机器人驱动,可实现直线运动。光源采用LED光源,色温3000K,选用聚焦透镜。反射镜采用前表面镀铝反射镜,可见光范围内反射率> 90%。
[0110]本发明采用创新的机械系统构成,显著减小整机重量和体积:
[0111]本扫描仪的一个特色是体积小、移动灵活,可以很方便地移动于房间之间和病床之间,能迅速地部署于病人床边进行扫描。扫描仪采用稳定性和精度均较高的大口径轴承并由带轮驱动,旋转扫描时稳定精确。整台仪器位于四个万向滑轮上面,由一个中控脚闸制动来确保扫描仪在工作时的稳定性。
[0112]机械系统主要包括以下模块:成像系统、升降机架、中控移动平台、外壳及配件。其中成像系统为核心检测模块,主要由有效负载、旋转组件、探测器安装组件、X射线源安装组件以及同步带传动机构组成,X射线源和探测器为主要有效载荷,固定于转盘上,在伺服电机的驱动下扫描待测样本。成像系统由机架支撑,固定于升降工作平台上,在垂直升降机构的作用下可上下移动,以达到合适的工作高度。中控移动平台为整个系统的底盘,配备有中控脚轮刹车系统,可以通过中控手柄控制中控脚轮在移动和锁紧两种模式下工作,
[0113]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:
[0114]现有的床旁CT均采取扇束扫描技术,在螺旋扫描过程中对仪器的耐震动性能要求很高,容易出现动态伪影。本发明采用锥束X射线源和平板探测器,能够快速对容积进行扫描,完全解决了螺旋型CT对扫描场地要求高的难题,扩大了使用范围和场所。锥束CT相对于扇形束CT的一个不足是它的散射比较大。散射的存在降低了成像的对比度,增加了图像伪影。我们除了可以利用滤线栅从硬件上来对散射进行滤过,同时也可以从软件上对散射进行校正和消除,从而来恢复图像质量。
[0115]本发明的控制系统由固定机架控制部分和旋转机架控制部分组成,主要包括固定机架主控制器、旋转机架控制器、触控屏、电源模块、数据传输、电机控制器、电机及驱动器、同步信号电路、激光定位装置以及相应的控制软件等。机架主控制器选择开发资源丰富的Windows系统为非实时系统,选择基于Windows系统的实时扩展插件RTX为实时处理系统;旋转机架控制系统作为功能相对独立的部分,主要负责X光源和数据采集的正常工作,接收主控制器下发的指令,反馈旋转机架的运行状态等。旋转机架控制器采用基于ATMEL公司的ARM9处理器自行研制。
[0116]本发明的应用软件系统主要包括数据管理、扫描控制、状态监控、数据处理、影像显示、通信、系统维护等核心模块,分为应用层、中间服务层、数据通信层控制交互层等四层,采用软件模块化进行独立性开发。
[0117]本项目研制的床旁CT扫描仪,能够有效减小CT扫描仪的体积重量和辐射剂量,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,将CT扫描仪的服务方式从“以仪器为中心”转变成“以人为中心”,实现以人为本的理念。
[0118]本发明中采用:
[0119](I)半扇束倾斜探测器扫描
当前第5页1 2 3 4 5 6 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1