具有固定架和旋转盘的解剖成像系统的制作方法

文档序号:9570171阅读:622来源:国知局
具有固定架和旋转盘的解剖成像系统的制作方法
【专利说明】具有固定架和旋转盘的解剖成像系统
[0001]本申请要求于2014年7月22日在美国专利商标局提交的美国临时专利申请第62/027,420号、第62/027,433号、第62/027,444号、第62/027,472号的优先权权益。上述四项专利申请的内容通过引用全部包含于此。
技术领域
[0002]本发明总体涉及一种成像系统,更具体地讲,涉及一种解剖成像系统。
【背景技术】
[0003]在许多情况下,会期望使不透明对象的内部成像。例如但不限于,在医学领域中,会希望使病人的身体的内部成像,以允许观察内部结构而无需在身体上穿透皮肤。
[0004]计算机断层扫描(CT)已成为医学领域中的重要的成像方式。CT成像系统通常操作为将X射线从多个位置照射到身体中、探测穿过身体的X射线,然后对探测到的X射线进行处理,以创建病人的解剖结构的三维(3D)数据组和3D计算机模型。然后可使3D数据组和3D计算机模型可视化,以提供病人的解剖结构的图像(例如,切片图像、3D计算机图像等)Ο
[0005]例如但不限于,现在参照图1和图2,示出了示例性CT成像系统5。CT成像系统5总体上包括由基座15支撑的圆环体10。在圆环体10中形成有中部开口 20。中部开口 20接收将要进行扫描的病人解剖结构。
[0006]接下来参照图3,圆环体10通常包括固定架22、旋转盘23、X射线管组件25和X射线探测器组件30。更具体地讲,固定架22围绕中部开口 20同心地设置。旋转盘23可旋转地安装到固定架22。X射线管组件25和X射线探测器组件30按照沿直径方向相反的关系安装到旋转盘23,以使X射线束40 (由X射线管组件25产生并由X射线探测器组件30探测)穿过设置在中部开口 20中的病人解剖结构。由于X射线管组件25和X射线探测器组件30安装在旋转盘23上,因此X射线管组件25和X射线探测器组件30围绕中部开口20同心地旋转,X射线束40将沿着全范围的径向位置穿过病人的解剖结构,以使CT成像系统5能够建立由X射线束穿透的解剖结构的“切片”图像。此外,通过在扫描期间使病人和CT成像系统5相对于彼此移动,可获得一系列的切片图像,然后进行适当的处理,以建立所扫描的解剖结构的3D数据组和所扫描的解剖结构的3D计算机模型。实际上,常见的是配置X射线探测器组件30,以随着旋转盘23的每次旋转可获得多个切片的图像(例如,8切片、16切片、32切片等),由此加快扫描数据的采集。
[0007]实际上,现在常见的是实现病人的解剖结构的螺旋扫描,从而产生所扫描的解剖结构的3D数据组,然后可对3D数据组进行处理,以创建所扫描的解剖结构的3D计算机模型。然后可使3D数据组和3D计算机模型可视化,以提供病人的解剖结构的图像(例如,静态图像、3D计算机图像等)。
[0008]用于控制旋转盘23、X射线管组件25和X射线探测器组件30的操作以及用于对所获得的扫描数据进行处理以产生所期望的切片图像、3D数据组和3D计算机模型的各种电子硬件和软件可以是本领域中众所周知的并可设置在圆环体10和/或基座15中。
[0009]在许多情况下,CT成像系统5被设计为固定式的,其中,CT成像系统5的基座15设置在房间的地板上的固定位置,并且设置了特定的电动的可移动床,用于在扫描期间使病人相对于CT成像系统5运动。更具体地讲,使用固定式CT成像系统5时,将病人带到CT成像系统5的位置,然后使病人置于电动的可移动床上,然后利用电动的可移动床以使病人相对于CT成像系统5移动(即,使病人进入到CT成像系统5的中部开口 20中),从而可通过CT成像系统5对病人的一部分长度或全部长度进行扫描。
[0010]在其他情况下,CT成像系统5被设计为移动式的,可将CT成像系统携带到病人处并在病人的当前位置处对病人进行扫描,而不需要将病人运送到CT成像系统的位置。使用移动式CT成像系统5对病人进行扫描可以是非常有利的,原因在于:其可减少病人扫描的延迟(例如,可在急诊室对病人进行扫描而无需等到运送到放射科)和/或其可允许在不使病人移动的情况下对病人进行扫描(例如,可在重症监护室(ICU)病人的床边对病人进行扫描)。为此,现在参照图4和图5,基座15可包括运送组件50,用于:(i)在扫描之前使CT成像系统5移动到病人处;(ii)在扫描期间使CT成像系统相对于病人移动。更具体地讲,优选地,运送组件50包括:(i)总运动机构,用于使CT成像系统5相对快速地穿过室内空间距离,以可快速并容易地将CT成像系统5移动到病人的床边,从而可在病人的床边对病人进行扫描而无需将病人移动到放射科;(ii)微调运动机构60,用于在扫描期间使CT成像系统相对于病人精确地移动,从而可在病人的床上或轮床上对病人进行扫描而无需将病人移动到特定的电动可移动床上。
[0011]在本发明的一个优选示例中,总运动机构55优选地包括多个自由滚动的脚轮,微调运动机构60优选地包括多个蜈蚣带驱动装置63 (这可被构造为用于阶梯式运动或连续运动,由此提供病人的阶梯式运动或连续扫描)。液压设备65允许总运动机构55或微调运动机构60与地板接合,由此有利于移动式CT成像系统5的合适的运动。因此,使用移动式CT成像系统5时,移动式CT成像系统可预先置于“不碍事”的位置(例如,急诊室的未使用角落中),当需要对病人进行扫描时,通过使用总运动机构55(例如,脚轮62)直接将移动式CT成像系统移动到病人的床边,然后在扫描期间使用微调运动机构60 (例如,蜈蚣带装置63)使移动式CT成像系统移动。
[0012]调节CT扫描相对于病人的身体的角度
[0013]已经认识到,调节CT扫描相对于病人的身体的角度有时会是有用的,由此生成在不与病人的身体的纵轴垂直的角度设置的CT图像。例如但不限于,有时会期望获得处于与病人的纵轴不垂直的角度的解剖结构的CT图像,由此使得特定特征的成像。这可通过使病人相对于CT成像系统的扫描轴倾斜一定角度来实现(例如,通过利用倾斜台使病人相对于CT成像系统的扫描轴倾斜)。然而,在许多情况下会不期望使病人相对于CT成像系统的扫描轴倾斜(例如,病人的状况使得这种倾斜会不安全,或者病人的情况不允许以期望的方式使病人倾斜)。在这种情况下,会期望通过使CT成像系统的圆环体相对于病人倾斜来替代,以获得期望的CT图像。
[0014]用于使CT成像系统的圆环体相对于病人倾斜的一种方法是将一对大的、弧形倾斜导向件71附着到CT成像系统的圆环体,并且使链子72在弧形倾斜导向件71上运动。链子72进而附着到齿轮和电机,以使链子72旋转,从而使得圆环体相对于CT成像系统的基座倾斜。例如,参见图6和图7,其示出了这样的设备。
[0015]然而,已认识到,大的弧形倾斜导向件71的提供和使用使得CT成像系统的外形显著地增大(即,从CT成像系统的基座向外延伸)并对于围绕CT成像系统工作的人员会存在危险的障碍。
[0016]已经认识到,针对CT成像系统的圆环体相对于病人倾斜的情况,会期望提供一种用于将倾斜的圆环体锁定在特定倾斜位置的制动器或其他方法。
[0017]还已经认识到,在CT成像系统的圆环体相对于病人倾斜的情况下,如果用于CT成像系统的电力被中断,则倾斜系统会下落,由于圆环体的这种不期望的运动会导致操作CT成像系统的人员和/或通过CT成像系统进行扫描的病人受伤,因此还会期望提供一种紧急制动系统,以防止圆环体(通常非常大)“下落”或“摇摆”。
[0018]因此,需要一种用于使CT成像系统的圆环体倾斜并使CT成像系统的外形最小同时使可用于扫描的倾斜的程度最大化的新型设备。还需要一种用于将倾斜的圆环体锁定在特定倾斜位置的新型制动器或其他方法。还需要一种用于在用于CT成像系统的电力被中断的事件中保持圆环体的倾斜的新型紧急制动器。
[0019]提1?旋转盘和相关固定架的结构整体性
[0020]已认识到,如果能够减少对病人进行扫描所需要的时间,则可获得大量的优点。一方面,在扫描期间,病人有时会移动,这会导致扫描图像质量下降。更快的扫描时间意味着减小病人在扫描期间移动的可能性。另一方面,一些病人解剖结构正常情况地运动,例如,心脏跳动。更快的扫描时间会使运动的解剖结构“冻结”,以使运动的解剖结构成像。
[0021]通常,存在两种方法用于减少对病人进行扫描所需的时间。第一种,X射线探测器组件30可被构造为随着旋转盘23的每次旋转获得更多的切片图像,由此加快图像数据的采集。因此,随着时间的推移,已研发了所谓的“8切片机”、“16切片机”、“32切片机”等。第二种,可提高旋转盘23的旋转速度,由此加快图像数据的采集。
[0022]遗憾的是,增加通过旋转盘23的每次旋转获得切片的数量和/或增大旋转盘23的旋转速度,会引起设计问题。例如,可期望增大旋转盘23的旋转速度(例如,从120rpms到240rpms),以提高成像速度。然而,发现旋转盘23的旋转速度的增大(例如,从120rpms到240rpms)使得施加在旋转盘23和安装到旋转盘23并与旋转盘23 —起旋转的组件(例如,X射线管组件25和X射线探测器组件30)上的力显著地增大。
[0023]例如但不限于,已经发现当旋转盘23围绕中部开口 20以更高的速度(例如,240rpms)旋转时,随着离心力指向组件通过螺栓而固定到旋转盘23的方向,更大的离心力作用在通过螺栓固定到旋转盘23的组件上(即,尽管组件通过螺栓沿轴向方向固定到旋转盘23上,但是离心力指向径向方向)。结果,安装到旋转盘23的组件会在其安装点弯曲,这会进而导致旋转盘23弯曲。当出现这种情况时,用于成像的组件之间的排列会被破坏(例如,X射线管组件25与X射线探测器组件30之间的排列),导致图像质量的下降。
[0024]因此,还需要具有
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