Ct扫描仪台架的监测装置制造方法
【专利摘要】CT扫描仪台架包括：具有保持着旋转部件的可倾斜框架的底座，所述旋转部件具有旋转轴线；以及驱动装置，用于使得所述可倾斜框架相对于所述底座倾斜。另外，设有用来控制所述驱动装置的倾斜驱动控制单元。在所述可倾斜框架处设有倾斜传感器，用来给所述倾斜驱动控制单元指出所述可倾斜框架相对于地球重心的倾斜。
【专利说明】CT扫描仪台架的监测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及X射线CT (计算机式X线断层摄影术)扫描仪，更具体地说涉及用于监测CT扫描仪的具体特征参数的装置。
【背景技术】
[0002]传统的X射线CT扫描仪具有保持着X射线管和检测器的台架。该台架具有固定部件，它竖立或安装在医院房间的地板上。另外，它具有由轴承保持在固定部件处的旋转部件。该旋转部件将X射线管和X射线检测器保持在相对位置处，并且使之能够围绕着其上可以安放患者的患者工作台转动。对于特定成像类型而言，至少台架的旋转部件可以相对于固定部件的各个部件以及患者工作台倾斜。
[0003]在美国专利US6，301，324中披露了普通的CT扫描仪。在美国专利6，097，030中披露了台架的可倾斜旋转部件。这里，检测器位置传感器例如解码器与倾斜驱动伺服马达连接，并且构成为产生出表示检测器倾角的信号。这个实施方案的缺点在于解码器非常复杂并且需要检测器倾斜的位置参考。另外，在CT扫描仪通电时需要进行解码器校准。解码器必须安装并且对准。相关的解码器需要在通电之后需要进行零位置搜索，并且因此倾斜台架会进行不利的运动。如在美国专利6，097，030中所披露的解码器通常被称为编码器或旋转式编码器。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的问题在于对台架的机械状态进行简化的监测，这些状态至少包括台架的旋转部件的倾角。
[0005]在独立权利要求中描述了对该问题的解决方案。从属权利要求涉及本发明的进一步改进方案。
[0006]根据本发明，CT扫描仪台架具有底座，它是固定的并且优选位于或者甚至固定在医院房间的地板上。该底座保持着可倾斜框架，它框架可以相对于底座倾斜。用于保持X射线管和X射线检测器的旋转部件安装在可倾斜框架处。在可倾斜框架处设有倾斜传感器，用于确定与旋转部件的旋转轴线垂直的矢量相对于地球重心的角度。因此，在旋转部件的旋转轴线和地球重心之间的角度或者任意其他与该角度相关的测量值可以由倾斜传感器确定。这使得能够相对于患者工作台对CT扫描仪的旋转轴线进行非常精确的调节并且提供了非常好的长期稳定性。
[0007]优选的是，所述可倾斜框架由驱动装置倾斜，该驱动装置可以为安装在底座和可倾斜框架之间以产生出转矩的升降轴。可以有两个平行的升降轴，它们在可倾斜框架处位于旋转部件的不同侧面处。这些升降轴优选由轴驱动装置驱动，该主轴驱动装置可以为与齿轮一起的马达。通常，如果升降轴具有相对较小的节距，这是优选的，这能够进行精确的调节并且使得主轴是自锁的。为了确定倾角，测量出升降轴或与之相关的任意装置例如马达的位置。在上面提到的现有技术中也是这样。对于角度测量而言最常见的是相对位置编码器，它需要至少一个另外的参考位置编码器来确定旋转部件的绝对倾角。不能使用标准的绝对角度编码器，因为升降轴需要多圈来在最小可能的倾角和最大的可能倾角之间运动。通过使用相对位置编码器，通常在接通CT设备的电源时，进行校准步骤，因此将可倾斜框架驱动至绝对位置参考点。在完成这项工作时，可以使用相对角度位置编码器来确定升降轴相对于绝对位置参考点的位置。校准步骤是耗时的，并且需要使得台架的相对较重并且庞大的可倾斜框架运动。另外，校准步骤会导致台架在使用之前在操作人员没有启动的情况下运动，因此是不好的。在使用倾斜传感器时不再需要这种校准步骤。
[0008]虽然机械部件例如升降轴可以做得相对刚性，但是升降轴会存在一些长期偏离，或者通过其他连接部件将升降轴连接至底座或可倾斜框架上。这些偏离会由于由在CT扫描仪台架内的较大操作温度变化而导致的热膨胀或者升降轴或任意其他部件的磨损而引起的。这些机械部件的长期稳定性对于以前CT扫描仪的工作而言是足够的。随着CT扫描仪的分辨率不断提高，对倾斜部件的精度要求也不断提高。由于倾斜传感器与在可倾斜机构中的任意其他机械部件完全无关，并且因此提供了最好的长期稳定性，这适用于将来更高的X线断层摄影术的精度和分辨率。
[0009]由于倾斜传感器与升降轴无关，所以可以采用可选的倾斜驱动系统。例如，可以通过液压系统或齿轮或蜗轮来进行倾斜。
[0010]由于倾斜传 感器非常灵敏，所以它可以用于监测在可倾斜框架或旋转部件中的振动或摆动。优选的是，采用高通滤波器来从倾斜传感器中过滤掉频率更高的分量。优选的是，高通滤波器的下截止频率大约为台架的旋转部件的转动频率或以下。例如，如果旋转部件以每秒两圈的频率转动，则低通滤波器的截止频率低于2Hz，优选低于1Hz。还优选的是，低通滤波器的截止频率高于倾斜驱动装置的运动频率，该频率大约为0.1Hz。通过采用这种低通滤波器或者通过结合加速传感器，可以很容易检测出每圈转动出现的振动或摆动。如果这种振动或摆动的幅度或水平超过阈值，则产生出警告。另外，可以连续显示出这些振动或摆动。另外，对于所测量出的幅度可以计算出质量数值。通常，以较低振幅运行的CT扫描仪比以较高振幅运行的CT扫描仪具有更高的质量。例如，在例如将旋转部件保持在可倾斜框架内的轴承磨损或者其他驱动部件例如驱动皮带或驱动马达磨损时，这些振幅将随着CT扫描仪的使用时间而增大。一旦检测到优选高于一定阈值的振动或摆动，则CT扫描仪会关闭，或者至少旋转部件的转动会停止。另外，可以产生出错误消息。在另一个实施方案中，可以测量出作为转速的函数的振幅曲线，并且用来选择在低振动情况下的最佳操作速度范围。
[0011]在另一个实施方案中，可以对倾斜传感器的信号频谱进行光谱分析以评估CT扫描仪的状态。处于信号的不期望频率或运动频率下的信号表示快出现故障。
[0012]在另一个实施方案中，倾斜传感器可以测量与第一轴线垂直的第二轴线的倾斜角。这能够进一步检测出CT扫描仪的故障或磨损。
[0013]在另一个实施方案中，设有两个倾斜传感器。一个传感器位于旋转部件的每一侧处。这允许一致性检查并且确定可倾斜框架的扭曲。
[0014]在另一个实施方案中，如果倾斜传感器具有用于与倾斜控制单元连接的数字总线系统是优选的。还优选的是，如果对由所述倾斜传感器产生出的数值中的至少一个进行评估是通过用于驱动所述倾斜驱动马达的驱动转换器或者位于所述倾斜驱动马达或驱动转换器外面的控制器来完成的。
[0015]所述倾斜传感器可以为采用了受到地球重力影响的质量的任意传感器，它还具有用于监测质量的位置或角度的装置。优选的是，该倾斜传感器包括微机电系统。在可选实施方案中，该传感器可以基于对在传感器外壳内的热空气运动的测量。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面将在没有对总体发明构思进行限制的情况下参照附图对实施方案以实施例的方式进行说明。
[0017]图1显示出CT扫描仪的可倾斜台架。
[0018]图2显示出倾斜控制的方框图。
[0019]图3显示出通过数字总线连接的倾斜传感器。
【具体实施方式】
[0020]在图1中显示出可倾斜台架。底座100优选具有至少一个支撑底座101、102，它们最优选例如通过螺钉或螺栓固定在支撑地面上，该地面可以为医院房间的地板。优选的是，设有支撑结构103以将支撑底座101、102连接至实体底座上。另外，设有至少一个支柱104、105。在该实施方案中，第一支柱104安装在第一支撑底座101上，而第二支柱105安装在第二支撑底座102上。轴承110安装在支柱104、105的顶部上以保持着可倾斜框架200。可倾斜框架200保持着具有旋转轴线310的旋转部件300。在旋转部件的每一侧上，可倾斜框架由支柱104、105中的一个保持。为了使得旋转部件转动，设有驱动系统。它优选由具有至少一个用于驱动皮带212的皮带轮211的马达210构成，该马达还驱动旋转部件300。它还可以包括直接驱动装置， 它可以为结合到轴承中的马达。为了使得可倾斜框架200倾斜，设有至少一个升降轴120、121。在该实施方案中，设有两个升降轴，而升降轴靠近每个支柱安装。升降轴由升降轴的驱动马达123驱动。在将第一升降轴直接安装在马达123上时，第二升降轴121由驱动轴124驱动。倾斜传感器400安装在可倾斜框架上。它优选安装在与旋转部件的旋转轴线垂直的平面上。它通过第一电缆401与倾斜驱动装置控制单元410连接。该控制单元还可以通过第二电缆402控制升降轴的驱动马达123。
[0021]倾斜传感器400的主轴线420与旋转部件300的旋转轴线310垂直。在没有倾斜时，主轴线420与主坐标系180的z轴平行，该坐标系具有与CT扫描仪台架的前部平行的X轴、与CT扫描仪310的非倾斜轴线平行的y轴和铅直地通向地球重心的z轴。
[0022]在使得可倾斜框架倾斜时，主轴线420如所示一样随着倾斜轴线421变得倾斜。通过倾斜传感器400测量出这个倾斜。
[0023]优选的是，倾斜传感器至少具有第二传感器轴线，因此能够监测相对于优选与第一轴线垂直的第二轴线的倾斜角。这个第二轴线可以用于调节台架的水平对准，尤其在安装台架时。它可以在任意随后的时刻用来验证台肩的正确对准。另外，在安装台架时它可以用来让可倾斜框架200锁定到相对于底座100的位置中。然后该倾斜传感器400可以用来验证台架的完全对准。这在CT扫描仪用在移动用途中例如在容器或卡车内时尤其有用。
[0024]还优选的是，具有用于监测特定位置例如正、负角度倾斜的端部位置的其他位置传感器。这些传感器可以为优选与机械停止相关的机械开关例如微开关、簧片开关或光电检测器。在可选实施方案中，在到达机械停止时，可以通过测量马达电流并且监测电流增大来检测出端部位置。可以将台架驱动到这样的位置，通过这个传感器来检测出这个位置以验证和/或校准倾斜传感器的信号。
[0025] 在图2中，显示出倾斜驱动系统的示意图。倾斜驱动控制单元410通过电缆401接收来自倾斜传感器400的倾斜信号。根据由倾斜传感器400测量出的信号，通过电缆402控制升降轴的驱动马达123来根据设定点数值调节可倾斜框架的位置，该数值可以通过CT扫描仪控制单元来产生出。显然，倾斜驱动控制单元可以为任意其他控制单元例如马达控制单元或CT扫描仪控制单元的一部件。
[0026]该倾斜传感器还可以帮助在安装期间简化对CT扫描仪台架的初始调节，因为它可以指示错误定位，这需要对支撑底座进行额外的支撑或调节。这另外可以由倾斜传感器的第三轴线支撑。
[0027]由于能够检测振动或摆动，所以倾斜传感器还可以用来检测外部振动例如来自地震或大型机械的那些振动，这也会给运行的CT扫描仪台架施加高危险。因此，对这些振动的检测可以用来关闭台架。另外，可以通过评估倾斜传感器的信号来完成一致性检查。在使得可倾斜框架正常倾斜时，在倾斜方面应该是平滑连续的变化。如果出现一些突然变化，则这将表示轴承出故障或者是任意其他的机械问题，例如支撑底座在地面上的安装不稳定。这种情况会导致运动停止，并且进一步导致错误指示和/或警告。
[0028]在图3中，倾斜传感器400通过数字总线401与其他装置例如驱动控制单元410、控制计算机450以及任选其他装置460例如其他传感器或计算机连接。优选的是，数字总线为CAN(控制器局域网)或任意其他合适的总线系统。
[0029]本发明的其他实施方案涉及用于使得CT扫描仪台架倾斜的方法，该方法包括读取倾斜传感器的倾斜数值的步骤，这优选表示出台架的可倾斜框架相对于地球重心的倾斜。
[0030]在该公开内容的技术启示下对于本领域技术人员将理解的是，相信本发明提供了一种CT扫描仪台架。本领域普通技术人员在该说明书的技术启示下可以想到本发明各个方面的其他改进和可选实施方案。因此，该说明书被认为只是例举说明，并且用于给本领域技术人员教导实施本发明的一般方式。要理解的是，在这里所示并且所述的本发明的这些形式被当作是当前优选的实施方案。在这里所示和所示的那些元件和材料可以替换，部件和过程可以反过来，并且本发明的一些特征可以单独使用，所有这些对于本领域技术人员在得到本发明这个说明书的技术启示之后都是显而易见的。在不脱离如在下面权利要求书中所述的本发明的精神和范围的情况下可以在这里所述的要素方面作出变化。
[0031]附图标记列表
[0032]100底座
[0033]101, 102 支撑底座
[0034]103支撑结构
[0035]104, 105 支柱
[0036]110轴承
[0037]120，121 升降轴
[0038]123轴驱动马达[0039]124驱动轴
[0040]180坐标系
[0041]200可倾斜框架
[0042]201马达
[0043]211皮带轮
[0044]212驱动皮带
[0045]300旋转部件
[0046]310旋转轴线
[0047]400倾斜传感器
[0048]401第一电缆
[0049]402第二电缆
[0050]410倾斜驱动的控制单元
[0051]420主轴线
[0052]421倾斜 轴线
[0053]450控制计算机
[0054]460其他装置。
【权利要求】
1.一种CT扫描仪台架，包括: 具有保持着旋转部件的可倾斜框架的底座，所述旋转部件具有旋转轴线； 驱动装置，用于使得所述可倾斜框架相对于所述底座倾斜； 用来控制所述驱动装置的倾斜驱动控制单元， 其特征在于，在所述可倾斜框架处设有倾斜传感器，用来给所述倾斜驱动控制单元指示所述可倾斜框架相对于铅直线的倾斜角。
2.如权利要求1所述的CT扫描仪台架，其特征在于，所述倾斜传感器具有与所述旋转部件的旋转轴线垂直的主轴线。
3.如前面权利要求中任一项所述的CT扫描仪台架，其特征在于，所述倾斜传感器用来测量与所述主轴线垂直的第二轴线的倾斜角。
4.如前面权利要求中任一项所述的CT扫描仪台架，其特征在于，设有高通滤波器，用来对来自所述倾斜传感器的测量信号进行滤波。
5.如权利要求4所述的CT扫描仪台架，其特征在于，所述倾斜驱动控制单元将所述高通滤波器的信号与阈值进行比较以指示在所述CT扫描仪台架中的故障。
6.如权利要求4所述的CT扫描仪台架，其特征在于，所述倾斜驱动控制单元将所述倾斜传感器的经滤波信号与阈值进行比较，并且在超过阈值的情况下停止倾斜运动和/或关闭所述CT扫描仪台架。
7.如前面权利要求中 任一项所述的CT扫描仪台架，其特征在于，所述倾斜驱动控制单元具有用于将所述倾斜传感器的信号与阈值进行比较的比较装置，并且在超过阈值的情况下停止倾斜运动和/或关闭所述CT扫描仪台架。
8.如前面权利要求中任一项所述的CT扫描仪台架，其特征在于，设有锁定装置，用于将所述可倾斜框架锁紧到相对于所述底座的固定位置中以使得所述底座的对准和/或校平所述底座。
9.一种用于使得CT扫描仪的台架倾斜的方法，包括以下步骤: 通过倾斜驱动装置相对于底座驱动可倾斜框架； 通过倾斜传感器测量所述可倾斜框架相对于地球重心的倾斜角； 将所测量出的倾斜角发送给倾斜驱动控制单元；以及 通过所述倾斜驱动控制单元控制所述倾斜驱动系统。
【文档编号】A61B6/03GK103536304SQ201310273152
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月2日 优先权日:2012年7月12日
【发明者】K·泰斯 申请人:滑动环及设备制造有限公司