本公开涉及连续旋转的x射线成像系统，并且更具体地涉及为在x射线扫描仪的转子上的发电机供电。
背景技术：
本部分提供了与本公开相关的背景信息，其并不一定是现有技术。
受试者(诸如人类患者)可以选择或被要求经历外科手术以便校正或增强患者的解剖结构。所述解剖结构的增强可以包括各种手术，诸如骨骼的移动或增强、植入设备的插入或其他适当的手术。外科医生可以基于可以使用具有成像系统的x射线扫描仪获取的患者图像对患者执行手术。这些图像可以在手术之前或在手术期间获取。所述成像系统可以是例如o型臂成像系统或c型臂成像系统。取决于成像系统的操作模式，这些图像可以是荧光检查图像或放射线图像。
患者的所获取图像可以辅助外科医生计划并执行手术。外科医生可以选择患者的二维图像或三维图像表示。在执行手术时，这些图像可以辅助外科医生利用微创技术通过允许外科医生在不移动重叠组织(包括真皮组织和肌肉组织)的情况下观察患者的解剖结构来执行手术。
o型臂成像系统包括‘o’形台架和‘o’形转子。c型臂成像系统包括‘c’形台架和‘c’形转子。这些成像系统中的每一个通常都包括彼此相对的安装在相应的转子上的x射线源和x射线检测器。每个x射线源生成指向受试者的x射线。每个x射线检测器在x射线穿过受试者之后检测x射线。
尽管传统的o型臂成像系统和c型臂成像系统能够围绕受试者拍摄360度的图像，但是所述成像系统不能够旋转转子超过360度(或一个完整旋转)。因此，系统不能够在同一方向上连续地旋转转子。一旦转子被旋转360度，则转子在相反方向上被旋转回初始位置(或0°位置)。具有受360°旋转限制的转子的成像系统通常包括电缆，所述电缆用于(i)为在转子上的设备提供电力，和/或(ii)在设备之间传输通信信号来接通和断开转子。电缆可以在相应的台架中延伸并且可以在成像期间围绕转子拉动并在转子返回至初始位置时缩回至初始状态。
有利的是提供一种具有连续旋转转子的成像系统，从而使得转子不受360°旋转限制。当对血管进行成像时尤其如此。为此，能够连续地在同一方向上旋转相应转子的某些成像系统是可用的。能够进连续转子旋转的成像系统包括安装在转子上的x射线源、x射线检测器和发电机。所述发电机将低电压(例如，400伏特(v))转换成高电压(例如，150千伏特(kv))。将高电压提供至x射线源。为了向发电机提供电力，滑环用于将例如400v的电力从在台架中的固定电源传递至在转子上的发电机。由于滑环的所需定期维护，滑环的购买和维护是昂贵的。
作为另一个示例，并且代替使用滑环，感应耦合可以用于将低电压转换成高电压。这包括：围绕台架的转子放置次级线圈；并且静止的初级线圈将电力从次级线圈感应传输至初级线圈。将由次级线圈接收的电力提供至在转子上的设备(例如，x射线源)。此类型的成像系统包括大量线圈，比较复杂，并且由于次级线圈和相应的电路系统所增加的重量可能需要额外的能量来旋转转子。
技术实现要素：
本部分提供了本公开的总体概述，并不是其全部范围或其所有特征的完整公开。
根据各个实施例，提供了一种系统，所述系统包括x射线扫描仪台架、中间齿轮、第一致动器、电动机齿轮、电动机、第二致动器和控制模块。所述台架包括：外壳；台架齿轮，所述台架齿轮形成为所述外壳的一部分或连接至所述外壳；转子；发电机，所述发电机安装在所述转子上；以及第一发电机齿轮和第二发电机齿轮，连接至所述发电机的一个或多个轴或被配置用于与所述一个或多个轴啮合。所述第二发电机齿轮与所述台架齿轮啮合。所述第一致动器连接至所述中间齿轮。所述电动机齿轮联接至所述中间齿轮并且被配置用于旋转所述中间齿轮。所述电动机被配置用于旋转所述电动机齿轮。所述第二致动器被配置用于致动所述电动机齿轮以便使所述电动机与所述转子啮合。所述控制模块被配置用于在第一模式和第二模式下操作。所述控制模块被配置用于：当在所述第一模式下时，经由所述第一致动器使所述中间齿轮啮合至所述第一发电机齿轮以便经由所述电动机齿轮来旋转所述中间齿轮并因此所述第一发电机齿轮从而生成电力；以及当在所述第二模式下时，经由所述第二致动器使所述电动机啮合至所述转子以便经由所述电动机齿轮来旋转所述转子并因此所述第二发电机齿轮从而生成电力。
在其他特征中，提供了一种系统，并且所述系统包括x射线扫描仪台架、电动机齿轮、电动机、第一致动器和控制模块。所述台架包括：外壳；台架齿轮，所述台架齿轮形成为所述外壳的一部分或连接至所述外壳；转子；发电机，所述发电机连接至所述转子；以及第一发电机齿轮，所述第一发电机齿轮连接至所述发电机的轴。所述第一发电机齿轮与所述台架齿轮啮合。所述电动机被配置用于旋转所述电动机齿轮。所述第一致动器被配置用于致动所述电动机齿轮以便使所述电动机与所述转子啮合。所述控制模块被配置用于在第一模式和第二模式下操作。所述控制模块被配置用于：当在所述第一模式下时，平移所述电动机齿轮以便使所述电动机从所述转子上脱离(disengage)并且断开所述发电机；以及当在所述第二模式下时，(i)经由所述第一致动器来平移所述电动机齿轮以便使所述电动机啮合至所述转子，并且(ii)经由所述电动机齿轮来旋转所述转子并因此所述第一发电机齿轮从而生成电力。
在其他特征中，提供了一种系统，并且所述系统包括x射线扫描仪台架、中间齿轮、第一致动器、电动机齿轮、电动机、第二致动器和控制模块。所述台架包括：外壳；发电机，所述发电机连接至所述转子；以及发电机齿轮，所述发电机齿轮连接至所述发电机的轴。所述第一致动器连接至所述中间齿轮。所述电动机齿轮联接至所述中间齿轮并且被配置用于旋转所述中间齿轮。所述电动机被配置用于旋转所述电动机齿轮。所述第二致动器被配置用于致动所述电动机齿轮以便使所述电动机与所述转子啮合。所述控制模块被配置用于在第一模式和第二模式下操作。所述控制模块被配置用于：当在所述第一模式下时，经由所述第一致动器使所述中间齿轮啮合至所述发电机齿轮以便经由所述电动机齿轮来旋转所述中间齿轮并因此所述发电机齿轮从而生成电力；以及当在所述第二模式下时，使所述中间齿轮从所述发电机齿轮上脱离以便断开所述发电机。
其他适用领域将根据本文中所提供的描述而变得显而易见。在本发明内容中的所述描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文中所描述的附图用于仅说明所选实施例而非所有可能的实施方式的目的，并不旨在限制本公开的范围。
图1是手术室中的成像系统的环境视图，所述成像系统包括具有根据本公开的实施例的机械供电的发电机的转子；
图2是图1的成像系统的一部分的功能框图和侧视图；
图3是图1的成像系统的一部分的功能框图；并且
图4展示了一种操作根据本公开的实施例的成像系统的方法。
具体实施方式
为了克服与具有能够连续旋转的转子的传统成像系统相关联的缺点，本文中公开了成像系统示例，每个成像系统示例各自都包括机械供电的发电机。所述发电机安装在或连接至台架的对应转子上。所公开的成像系统比包括滑环以及用于将电力传输至台架的转子上的设备的感应耦合设备的成像系统更简单、便宜并且需要更少的维护。
以下描述本质上仅是示例性的。应当理解的是，贯穿附图，相应参考号指示类似或相应部分或特征。如上文所指示的，本教导涉及成像系统，例如o型臂成像系统或c型臂成像系统。然而，应该注意的是，在此所公开的教导可适用于其他成像系统。
图1示出了手术室10(或手术间的内部)和对受试者14(例如，患者)执行手术的用户12(例如，医师)。在执行手术时，用户12使用成像系统16来获取患者14的图像数据。所获取的患者14的图像数据可以包括二维(2d)图像或三维(3d)图像。可以使用所获取的图像数据来生成模型。所述模型可以是使用各种技术(包括代数迭代技术)基于所获取的图像数据而生成的三维(3d)体积模型。可以在显示设备20上显示图像数据(指定为18)，并且另外，可以在与成像计算系统32相关联的显示设备32a上显示所述图像数据。所显示的图像数据18可以包括2d图像、3d图像和/或时变4d图像。所显示的图像数据18还可以包括所获取的图像数据、所生成的图像数据和/或所获取的图像数据与所生成的图像数据的组合。
所获取的患者14的图像数据可以作为2d投影来获取。然后，所述2d投影可以用于重建患者14的3d体积图像数据。此外，可以根据3d体积图像数据生成理论或者正向2d投影。相应地，图像数据可以用于提供2d投影和/或3d体积模型。
显示设备20可以是计算系统22的一部分。计算系统22可以包括各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是由计算系统22访问的任何可用介质，并且可以包括易失性和非易失性介质以及可移除和不可移除介质两者。通过示例的方式，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。存储介质包括，但不限于：ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字通用光盘(dvd)或其他光盘存储设备、磁带盒、磁带、磁盘存储设备或其它磁存储设备，或者可以用于存储计算机可读指令、软件、数据结构、程序模块以及其它数据并且可以由计算系统22访问的任何其它介质。可以直接或通过网络(诸如互联网)访问计算机可读介质。
在一个示例中，计算系统22可以包括输入设备24(诸如，键盘)以及可以与计算系统22结合的一个或多个处理器26(所述一个和多个处理器可以包括多处理核处理器、微处理器等)。输入设备24可以包括用于使用户能够与计算系统22进行交互的任何合适的设备，诸如触摸板、触摸笔、触摸屏、键盘、鼠标、操纵杆、轨迹球、无线鼠标、音响控制或者其组合。此外，虽然本文中将计算系统22描述和展示为包括与显示设备20分立的输入设备24，但是计算系统22可以包括触摸板或平板计算设备并且可以集成在成像计算系统32内或者作为所述成像计算系统的一部分。可以在计算系统22与显示设备20之间提供连接28(或通信线路)以用于数据通信，从而允许驱动显示设备20来展示图像数据18。
成像系统16可以是o型臂成像系统、c型臂成像系统或其他合适的成像系统。成像系统16可以包括移动推车30、成像计算系统32和台架34(或x射线扫描仪台架)。台架34包括x射线源36、准直仪(未示出)、多行检测器38、平板检测器40和转子42。参照图1，移动推车30可以从一个手术室或房间移动到另一个手术室或房间并且台架34可以相对于移动推车30移动。这允许成像系统16移动并且用于各种手术而不需要专用于固定的成像系统的资本支出和空间。尽管台架34被示出为是移动的，但是台架34可以不连接至移动推车30并且可以处于固定的位置。
台架34可以限定成像系统16的等中心点。在此方面，穿过台架34的中心线c1限定成像系统16的等中心点或中心。通常，可以沿着台架34的中心线c1定位患者14，从而使得患者14的纵轴与成像系统16的等中心点对准。
成像计算系统32可以独立地控制多行检测器38、平板检测器40和转子42的移动、定位和调整，从而使得能够经由处理器26的图像处理模块43来进行图像数据采集。所处理的图像可以在显示设备20上显示。
在操作期间，源36发射穿过患者14的x射线，所述x射线由多行检测器38或平板检测器40检测。由源36发射的x射线可以由准直仪成形，并且被发射以由多行检测器38或平板检测器40检测。准直仪可以包括一个或多个叶片，其可以被控制用于对由源36发射的x射线进行成形。准直仪可以将由源36发射的x射线成形为与多行检测38和平板检测器40的形状相对应的射束。多行检测器38可以被选择用于获取解剖结构的低对比度区域(诸如软组织区域)的图像数据。平板检测器40可以被选择用于获取解剖结构的高对比度区域(诸如骨骼)的图像数据。源36、准直仪、多行检测器38和平板检测器40可以各自联接至和/或安装在转子42上。
多行检测器38和平板检测器40可以联接至转子42，以便(i)与台架34内的源36和准直仪在直径上相对，并且(ii)可相对于彼此独立地移动并且移动至与源36和准直仪对准。在一个示例中，可以将多行检测器38定位为使得平板检测器40可以邻近多行检测器38。在一个可替代的示例中，当获取到使用平板检测器40的图像时，可以在多行检测器38上方将平板检测器40移动至与源36对准。在另一示例中，可以将多行检测器38定位在平板检测器40上方。作为进一步可替代方案，多行检测器38和平板检测器40可以各自单独地可移动，从而使得所选多行检测器38或平板检测器40可以与源36和准直仪对准。当所选多行检测器38和平板检测器40之一基本上与源36和准直仪相对或大约间隔180度时，所选多行检测器38和平板检测器40之一可以与源36和准直仪对准。
当源36、准直仪、多行检测器38和平板检测器40联接至转子42时，源36、准直仪、多行检测器38和平板检测器40可在台架34内围绕患者14移动。因此，多行检测器38和平板检测器40能够围绕患者14以360°运动旋转，如由箭头39所指示的。源36和准直仪可以与多行检测器38和平板检测器40中的至少一个一起移动，从而使得源36和准直仪与多行检测器38或平板检测器40保持大体上间隔180°并且相对立。
台架34具有多种运动自由度。台架34可以相对于在其上布置患者14的桌子15等距地摇摆或摆动(在此也被称为等距摇摆)。由箭头41指示等距的摆动。台架34可以相对于患者14倾斜(如由箭头45所指示的)；相对于患者14纵向地移动(如由箭头44所指示的)；相对于移动推车30并且横向于患者14向上和向下移动(如由箭头46所指示的)；并且远离或朝向移动推车30移动(如由箭头48所指示的)。台架34的这些不同运动自由度允许相对于患者14来定位源36、准直仪、多行检测器38和平板检测器40。
成像系统16可以由成像计算系统32精确地控制以便相对于患者14来移动所述源36、准直仪、多行检测器38和平板检测器40从而生成患者14的精确的图像数据。另外，成像系统16可以经由连接50与处理器26连接，所述连接包括从成像系统16到处理器26的有线或无线连接或物理介质传输。因此，还可以将利用成像系统16收集的图像数据从成像计算系统32传输至计算系统22以供导航、显示、重建等。
成像系统16还可以在未导航手术或导航手术过程中使用。在导航手术中，定位器(包括光学定位器60和电磁定位器62中的一种或两种)可以用于在相对于患者14的导航域内生成场或者接收信号或发射信号。如果期望的话，可以将与执行导航手术相关联的部件集成在成像系统16内。可以将相对于患者14的导航空间或导航域注册到图像数据18以便允许由在导航域内限定的导航空间和由图像数据18限定的图像空间的注册。患者跟踪器(或动态参考系)64可以连接至患者14以便允许患者14到图像数据18的动态注册和对注册进行维护。
然后，可以相对于患者14来跟踪仪器66以便允许进行导航手术。仪器66可以包括光学跟踪设备68和/或电磁跟踪设备70，从而允许利用光学定位器60或电磁定位器62中的一种或两种来跟踪仪器66。仪器66可以包括带有导航接口设备74的通信线路72，所述导航接口设备可以与电磁定位器62和/或光学定位器60进行通信。然后，导航接口设备74可以经由通信线路80与处理器26进行通信。连接或通信线路28、50、76、78或80可以如所示出的那样是基于有线的，或者相应设备可以彼此进行无线通信。成像系统16相对于患者14跟踪仪器66以便允许展示仪器66相对于图像数据18的所跟踪位置以供执行手术。
仪器66可以是介入仪器和/或植入物。植入物可以包括心室或血管支架、脊柱植入物、神经支架等。仪器66可以是诸如深度大脑或神经刺激器、消融设备或其他适当的仪器等介入仪器。对仪器66进行跟踪允许借助于使用已注册的图像数据18来查看仪器66相对于患者14的位置而不是直接查看在患者14体内的仪器66。例如，可以将仪器66图形地展示为叠加在图像数据18上的图标。
进一步，成像系统16可以包括跟踪设备，诸如利用对应的光学定位器60或电磁定位器62进行跟踪的光学跟踪设备82或电磁跟踪设备84。跟踪设备82、84可以与源36、多行检测器38、平板检测器40、转子42、台架34或成像系统16的其他适当的部分直接相关联以便确定所述源36、多行检测器38、平板检测器40、转子42和/或台架34相对于所选参考系的位置或定位。如所展示的，跟踪设备82、84可以定位在台架34的外壳的外部上。相应地，可以相对于患者14跟踪成像系统16的包括仪器66的各个部分以便允许患者14相对于图像数据18进行初始注册、自动注册或继续注册。
图像处理模块43可以从输入设备32c接收用户输入数据并且可以将图像数据18输出至显示设备20或显示设备32a。用户输入数据可以包括用于获取患者14的图像数据的请求。基于用户输入数据，图像处理模块43可以生成检测器信号和运动信号。检测器信号可以包括用于进行图像获取的所选检测器。运动信号可以包括用于将转子42移动至所选位置从而获取图像数据的运动轮廓。运动信号可以是从图像处理模块提供至台架控制模块85的命令或指令信号。台架控制模块85可以被包括在成像计算系统32中、移动推车30上或作为处理器26的一部分。图像处理模块43还可以将源信号发送至源36。源信号可以命令源36输出或发射至少一个或多个x射线脉冲。图像处理模块43还可以将准直仪信号发送至准直仪。准直仪信号可以指示一个或多个准直x射线脉冲的所选形状。准直x射线脉冲的所选形状可以对应于所选多行检测器38和平板检测器40之一。在此方面，如果选择多行检测器38，则准直x射线脉冲可以由准直仪成形以便匹配多行检测器38的形状。如果选择平板检测器40，则准直x射线脉冲可以由准直仪成形以便匹配平板检测器40的形状。
图像处理模块43还可以接收多行检测器信号作为输入，所述多行检测器信号可以包括由多行检测器38检测到的所述一个和多个准直x射线脉冲。图像处理模块43可以接收平板检测器信号作为输入，所述平板检测器信号可以包括由平板检测器40检测到的所述一个或多个准直x射线脉冲。基于所接收的准直x射线脉冲，图像处理模块43可以生成图像数据18。
在一个示例中，图像数据18可以包括单个2d图像。在另一示例中，图像处理模块43可以执行对患者14的感兴趣区域的初始3d模型的自动重建。可以采用任何适当的方式(诸如使用用于优化的代数技术)执行3d模型的重建。代数技术可以包括期望最大化(em)、有序子集em(os-em)、同时代数重建技术(sart)和全变差最小化。可以基于2d投影来提供3d体积重建。
代数技术可以包括用于执行患者14的重建以供作为图像数据18显示的迭代过程。例如，可以迭代地改变基于“理论的”患者的图集或程式化模型的或从其中生成的纯粹的或理论的图像数据投影，直到理论的投影图像匹配所获取的患者14的2d投影图像数据。然后，可以将程式化模型适当地改变为患者14的所获取的2d投影图像数据的3d体积重建模型，并且可以在外科手术干预(诸如导航、诊断或计划干预)中使用。在此方面，程式化模型可以提供关于患者14的解剖结构的附加细节，其可以使用户12能够高效地计划外科手术干预。理论模型可以与理论图像数据相关联以便构建理论模型。以此方式，可以基于利用成像系统16获取的患者14的图像数据来建立所述模型或图像数据18。图像处理模块43可以将图像数据18输出至显示设备32a。
台架控制模块85可以从图像处理模块43接收检测器信号和运动信号作为输入。台架控制模块85可以基于检测器信号和运动信号将控制信号传输(经由有线或无线地)至转子控制模块90。转子控制模块90可以位于转子42上。基于检测器信号，台架控制模块85可以生成第一移动信号以便将所选多行检测器38或平板检测器40之一移动至与源36和准直仪对准。基于运动信号，台架控制模块85还可以生成第二移动信号以便转子42相对于患者14在台架34内移动或旋转转子42。可以基于运动信号生成第三移动信号并且提供至转子控制模块90。可以旋转转子42以便在台架34内围绕患者14的纵轴360°移动源36、准直仪、多行检测器38和平板检测器40。转子可以沿单方向大于360°连续地旋转。可以控制源36、准直仪、多行检测器38和平板检测器40围绕患者14的移动以便获取相对于患者14的所选位置和取向处的图像数据。以下关于图2至图4进一步描述了台架控制模块85和转子控制模块90。
可以在转子42的多个环形位置的每一个位置处获取2d图像数据。可以基于2d图像数据生成3d图像数据。此外，不可以以圆圈的方式移动台架34、源36、多行检测器38和平板检测器40，而是可以以其他图案(诸如螺线形螺旋或其他旋转移动)围绕或相对于患者14移动。这可以降低患者暴露于辐射。图案(或路径)可以是基于成像系统16(诸如台架34)的移动的非对称的和/或非线性的。换言之，由于台架34可能停止并且在沿着台架34之前跟随的路径的方向上被移回，所以路径可能不是连续的。这可能包括跟随台架34之前的震荡。
成像系统16的输入可以在输入设备32c、输入设备24或计算系统22或成像计算系统32内的其他控制模块(未示出)处接收，和/或由图像处理模块43内的其他子模块(未示出)确定。图像处理模块43可以接收要求获取患者14的图像数据的用户输入数据。输入数据可以包括关于患者14身上的感兴趣区域是高对比区域(例如，骨骼组织)还是低对比区域(例如，软组织)的信息。在一个示例中，用户输入数据包括患者14的解剖结构上的感兴趣区域。图像处理模块43可以基于感兴趣区域自动地确定使用多行检测器38或者平板检测器40。例如，用户可以选择(i)多行检测器38以便获取软组织的图像，并且(ii)平板检测器40以便获取骨骼组织的图像。
基于用户输入数据，图像处理模块43可以生成源数据和检测器类型数据。图像处理模块43还可以生成运动轮廓数据和准直仪数据。源数据可以包括用于输出x射线脉冲的信息或用于使成像系统16功率下降的信号。检测器类型数据可以包括所选多行检测器38或平板检测器40以便获取图像数据。运动轮廓数据可以包括用于转子42在台架34内的移动的所选轮廓。准直仪数据可以包括用于将x射线脉冲成形成准直x射线脉冲以便匹配所选多行检测器38和平板检测器40之一的信息。
图像处理模块43还可以接收多行检测器数据和平板检测器数据作为输入。多行检测器数据可以指示来自由多行检测器38接收的准直x射线脉冲的能量。平板检测器数据可以指示来自由平板检测器40接收的准直x射线脉冲的能量。基于多行检测器数据和平板检测器数据，图像处理模块43可以生成图像数据18并且可以将此图像数据18输出至显示设备32a或显示设备20。
台架控制模块85可以接收检测器类型数据和运动轮廓数据作为输入。基于检测器类型数据，台架控制模块85可以生成平板移动数据或多行移动数据(和/或相应的信号)。平板移动数据可以包括为了与源36和准直仪对准而将平板检测器40移动至的所选位置。多行移动数据可以包括为了与源36和准直仪对准而将多行检测器38移动至的所选位置。
处理器26或其模块可以基于源数据使源36生成用于控制准直仪的脉冲数据。脉冲数据可以包括用于至少一个x射线脉冲的脉冲数据。处理器26和/或其模块可以接收多行移动数据和准直脉冲数据作为输入。基于多行移动数据，多行检测器38可以移动至与源36对准。基于所接收的脉冲数据，处理器26和/或其模块可以生成用于图像处理模块43的多行检测器数据(和/或相应的信号)。处理器26和/或其模块可以接收平板移动数据和准直脉冲数据作为输入。基于平板移动数据，平板检测器40可以移动至与源36对准。基于所接收的脉冲数据，平板控制模块可以生成用于图像处理模块43的平板检测器数据(和/或相应的信号)。
基于运动轮廓数据，台架控制模块85可以生成用于转子控制模块90的转子移动数据(和/或相应的信号)。转子移动数据可以指示所选移动轮廓，所述移动轮廓用于转子42在台架34内移动以便使能进行图像数据获取。转子控制模块90可以接收转子移动数据作为输入。基于转子移动数据，可以在台架34内将转子42移动至所期望的位置以便获取图像数据。
图2示出了图1的成像系统16的一部分100。部分100包括台架34。图2仅用于说明性示例的目的而被示出。在图2中所示出的台架34和其他部件、设备、其模块并非按比例示出，并且可以具有不同于所示出的形状因素。台架34和相应的部件、设备、模块可以具有不同于所示出的尺寸和形状，并且可以采用不同于所示出的相对于彼此的位置和配置。此外，在以下描述中，描述了各种联接和/或啮合设备和构件。这些联接和/或啮合设备(例如，齿轮、滑轮、皮带、支架等)和构件被提供作为示例并用于说明的目，可以使用其他联接和/或啮合设备和构件。所公开的齿轮可以各自具有各种尺寸，可以具有相对于彼此的不同比率，并且可以具有不同于所示出的尺寸和/或比率。
台架34包括‘o’形外壳102。在图2中示出了‘o’形外壳102的横截面视图。转子82布置在外壳102内。尽管转子82被示出为‘o’形，但是转子82可以是‘c’形。例如，转子82可以是例如线轴状或具有其它类似的形状以便允许将部件和设备安装在转子82的圆柱形部分上。
部分100进一步包括台架控制模块85、电动机104、电动机致动器106、电动机联接构件107和中间齿轮致动器108。致动器106、108可以包括和/或被实施为电动机。台架控制模块85控制电动机104、电动机致动器106和中间齿轮致动器108的操作。电动机致动器106可以由台架控制模块85供电和控制。电动机致动器可以如所示出的那样移动电动机齿轮118，或者可以与电动机104分离并且移动电动机104和电动机齿轮118。联接构件107将电动机104和/或电动机致动器106联接至电动机齿轮118。联接构件107可以包括支架、夹子、铰链、齿轮、滑轮、皮带、链条等。部分100进一步包括x射线源36、x射线检测器110(例如，图1的x检测器38、40之一)、转子控制模块90和发电机144。
台架控制模块85可以处于睡眠(或备用)模式，或者可以在非连续旋转模式(有时被称为2d成像模式)或连续旋转模式(有时被称为3d成像模式)下进行操作。在睡眠模式期间，台架34的转子82不旋转并且电动机104被断开和/或不旋转电动机104的电动机轴114。在非连续模式期间，电动机104是接通的，但是不与转子82啮合。因此，转子82不旋转(或是静止的)。电动机轴114连接至电动机(或第一)滑轮116和电动机(或第一)齿轮118。电动机致动器106用于使电动机齿轮118啮合至转子齿轮120或使电动机齿轮118从所述转子齿轮上脱离(如由箭头122所指示的)。转子(或第二)齿轮120安装在转子82上并且与转子82一起旋转。在非连续模式期间，电动机齿轮118从转子齿轮120上脱离。
第一滑轮116可以经由第一联接构件132(例如皮带、链条或其他适合的联接构件)连接至第二滑轮130。第二滑轮130可以经由第二联接构件134(例如轴、支架或其他适合的联接构件)连接至中间齿轮致动器108。第二联接构件134可以包括在其上安装有第二滑轮130和中间(或第三)齿轮138的第二轴(或销)136。第一联接构件132旋转使中间齿轮138旋转的第二滑轮130。第二滑轮130可以附接至中间齿轮138。中间齿轮致动器108移动第二联接构件134以便使中间齿轮138与第一发电机齿轮140啮合或使中间齿轮138与从所述第一发电机齿轮上脱离。由箭头141示出了中间齿轮138朝向和远离第一发电机齿轮140的移动。第一发电机齿轮140安装在发电机144的发电机轴142上和/或被配置用于与所述发电机的发电机轴啮合。发电机144可以直接连接至转子82或可以经由支架148安装在转子82上。
第一发电机齿轮140旋转发电机轴142，这进而使发电机144生成电流以便为转子控制模块90、电源36、x射线检测器110、传感器145(例如，位置、速度和/或加速度传感器)和/或在转子82上的其他设备供电。在图3中示出了传感器145。作为示例，传感器145可以包括编码器146。编码器146可以用于检测转子82的位置、转速、速度和/或加速度。尽管编码器146被示出为安装在转子82上并且连接至转子控制模块90，但是所述编码器可以安装在台架34上并且可以连接至台架控制模块85。传感器145可以位于转子82上或者转子82外并且在台架34内。
第二发电机齿轮150还可以连接至和/或安装在发电机轴142上或发电机144的另一个轴上。第二发电机齿轮150可以一直与固定的(或第四)非旋转齿轮152(可以被称为“台架齿轮”)啮合。可以调整第二发电机齿轮150的尺寸、第二发电机齿轮150和第四齿轮152的齿的尺寸以及第四齿轮152的尺寸，以便调整在齿轮150、152之间的比率以及第二发电机150的相对于转子82的转速和/或转子齿轮120的转速的旋转速度。附加中间齿轮可以连接在齿轮150、152之间以便相对于转子82和/或转子齿轮120的转速增大第二发电机齿轮150的旋转速度。第四齿轮152可以形成为外壳102(如所示出的)的一部分；或者可以与外壳102分离，被安装在所述外壳上和/或连接至所述外壳。第四齿轮152可以经由第二发电机齿轮150一直与转子齿轮120间接啮合，并且因此当转子82旋转时可以使第二发电机齿轮150旋转。发电机144在外壳102内做圆周运动，这使第二发电机齿轮150围绕外壳102的内部旋转并沿着第四齿轮152行进。
为了说明性目的，发电机齿轮140、150用虚线示出。这是因为发电机齿轮140、150可能相对于彼此并且相对于转子82处于不同的位置。发电机齿轮140、150可以布置在转子82的侧面上，在转子82的侧壁之间，和/或在转子82的圆柱中的开口内旋转。例如，如果转子是线轴状的，则转子82可以具有侧壁和中心圆柱。中心圆柱可以具有孔，齿轮140、150的一部分在所述孔中旋转。
尽管第四齿轮152的齿154被示为在转子82的外部(其外围外部)，齿154可以位于转子82的内部(其内径内)。如果这些齿位于转子82的内部，则这些齿可以位于例如转子82的内圆柱表面156的内部并且在外壳102内。第二发电机齿轮150还可以位于转子82的内部并且在内圆柱表面156上行进。内部定位的齿可有助于最大化转子82的内径和/或在其中定位患者的外壳102的内径。
第一发电机齿轮140和/或第二发电机齿轮150的旋转可以使发电机144接通和/或生成电流。当中间齿轮138与第一发电机齿轮140啮合并且电动机齿轮118旋转时，第一发电机齿轮140旋转。当(i)电动机齿轮118与转子齿轮120啮合并且(ii)电动机齿轮118旋转时，第二发电机齿轮150旋转。
x射线源36、x射线检测器110、发电机144和编码器146可以经由接线160、162、164连接至转子控制模块90。尽管示出了接线160、162、164，但是相应信号可以在(i)设备36、110、144、146与(ii)转子控制模块90之间无线地传输。
发电机144可以包括用于啮合(多个)轴(例如，轴142)的一个或多个发电机离合器170(在图3中示出)。这因此啮合了第一发电机齿轮140和/或第二发电机齿轮150，从而使发电机144生成电流。
在非连续模式期间，中间齿轮138与第一发电机齿轮140啮合并且旋转所述第一发电机齿轮。因此，在非连续模式期间，电动机104经由滑轮116、130、第一联接构件132、中间齿轮138和第一发电机齿轮140向发电机144供应机械能。发电机144然后将机械能转换成电能以便为在转子82上的设备(例如，x射线源36、转子控制模块90和x射线检测器110和/或传感器145)供电。注意的是，在非连续模式期间，由于转子82不移动，可以不为编码器供电。
在连续模式期间，中间齿轮138从第一发电机齿轮140上脱离。在连续模式期间，电动机齿轮118与转子齿轮120啮合，并且由于在第二发电机齿轮150与第四齿轮152之间的啮合，转子齿轮120旋转第二发电机齿轮150。因此，在连续模式期间，电动机104经由电动机齿轮118、转子齿轮120和第二发电机齿轮150向发电机144传输机械能。发电机144然后将机械能转换成电能以便为设备(例如，x射线源36、转子控制模块90和x射线检测器110和/或传感器145)供电。
尽管发电机齿轮被示出为位于转子齿轮120的外部，并且第四齿轮152的齿被示出为面向内朝向转子82的中心，但是第四齿轮152和/或发电机齿轮140、150的齿可以位于转子82的内径内。此外，尽管转子齿轮120的齿被示出为面向外远离转子82的中心，但是转子齿轮120的齿可以面向内朝向转子82的中心并且可以相应地平移电动机齿轮118从而与转子齿轮120啮合。
台架控制模块85可以接收来自电源180的电力并且基于操作模式而向电动机104和/或中间齿轮108供应电力。台架控制模块85可以控制致动器106、108以便啮合和脱离电动机齿轮118和中间齿轮138。当中间齿轮138啮合至第一发电机齿轮140时，电动机齿轮118不啮合至转子齿轮120，并且反之亦然。
现在还参照图3，其示出了图1的成像系统16的另一部分151。部分151可以包括x射线源36、台架控制模块85、转子控制模块90、电动机104、中间齿轮致动器108、x射线检测器110、发电机144和电源180。
台架控制模块85可以包括台架收发器200、台架处理模块202和台架功率控制模块204。台架收发器200可以包括台架介质访问控制(mac)模块206和台架物理层(phy)模块208。转子控制模块90包括转子收发器210、转子处理模块212和转子功率控制模块214。转子收发器210包括转子phy模块216和转子mac模块218。
台架处理模块202可以经由收发器200、210和对应的天线220、222与转子处理模块212进行无线通信。台架处理模块202可以接收直接来自传感器145或来自转子控制模块90的传感器信号和/或信息。台架处理模块202可以控制(i)供应至中间齿轮致动器108的电力和/或所述中间齿轮致动器的位置；和/或(ii)供应至电动机104的电力和/或电动机致动器106的位置；和/或(iii)电动机104的转速。台架处理模块202可以生成模式信号，所述模式信号被提供至台架功率控制模块204和/或电动机104的电动机控制模块224。台架功率控制模块204可以基于由模式信号指示的操作模式将电力供应至致动器106、108和电动机104。供应至中间齿轮致动器108和电动机104的电力被示出为pow1和pow2。
电动机104可以包括电动机离合器226。电动机离合器226可以用于啮合或脱离电动机轴114，并且因此啮合或脱离电动机齿轮118。当啮合时，电动机齿轮118旋转。电动机齿轮118可以与转子82啮合并且旋转所述转子，以及可以不与所述转子啮合。
台架mac模块206基于从台架处理模块202接收的数据和/或信息来生成控制信号。台架phy模块208将控制信号无线地传输至转子phy模块216。转子mac模块218可以基于从转子处理模块212接收的数据和/或信息来生成信息信号。信息信号经由转子phy模块216无线地传输至台架phy模块208。台架处理模块202可以基于信息信号来控制设备(例如，x射线源36、x射线检测器110、发电机144、转子功率控制模块214等)的操作。信息信号可以包括传感器信号和/或相应的信息。
转子处理模块212可以生成模式信号，所述模式信号可以匹配由台架处理模块202生成的模式信号。转子功率控制模块214可以根据操作模式并且如由功率信号gen所指示的来接收来自发电机144的电力。转子功率控制模块214可以基于操作模式为在转子82上的设备(例如，x射线源36、x射线检测器110、传感器145等)供电。供应至x射线源36和x射线检测器110上的电力被示出为pow3和pow4。发电机144可以包括发电机控制模块172和所述一个或多个发电机离合器170。发电机控制模块172可以控制发电机离合器170到所述一个或多个发电机轴(例如，发电机轴142)的啮合。发电机离合器的啮合增大了在转子82或中间齿轮138上的负载，由此增大了电动机齿轮118和电动机104上的负载。
可以使用多种方法来操作成像系统16或其一部分，图4中展示了示例方法。在图4中，示出了操作成像系统16或其一部分的方法。尽管主要关于图1至图3的实现方式描述了以下任务，但是可以容易地对所述任务进行修改以应用于本公开的其他实现方式。可以迭代地执行所述任务。
所述方法可以在250处开始。在252处，台架控制模块85和/或台架处理模块202选择操作模式。操作模式可以是备用模式、非连续模式或连续模式。根据操作模式，可以在任务252之后执行任务254、260或268。
在254处，台架控制模块85和/或台架处理模块202在备用模式下操作，并且如果还没有脱离，则台架控制模块85和/或台架处理模块202使电动机齿轮118从转子齿轮120上脱离，并且因此使电动机106从转子82上脱离。在256处，如果还没有脱离，台架控制模块85和/或台架处理模块202使中间齿轮138从第一发电机齿轮140上脱离。在258处，台架控制模块85和/或台架处理模块202关断电动机104。
在260处，台架控制模块85和/或台架处理模块202在非连续模式下操作，并且如果还没有脱离，则台架控制模块85和/或台架处理模块202使电动机齿轮118从转子齿轮120上脱离。在262处，台架控制模块85和/或台架处理模块202使中间齿轮138啮合至第一发电机齿轮140。这包括为中间齿轮致动器108供电以及移动中间齿轮138朝向第一发电机齿轮140并且与所述第一发电机齿轮啮合。
在264处，台架控制模块85和/或台架处理模块202接通电动机104以便旋转电动机齿轮118、联接构件132、中间齿轮138和第一发电机齿轮140。在266处，发电机144被啮合，降低了机械能，并且基于第一发电机齿轮140的旋转而生成电力。所述电力被供应至转子82上的设备。
在268处，台架控制模块85和/或台架处理模块202在连续模式下操作，并且如果还没有脱离，则使中间齿轮138从第一发电机齿轮140上脱离。在270处，台架控制模块85和/或台架处理模块202使电动机齿轮118啮合至转子齿轮120。
在272处，转子处理模块212和/或台架处理模块202确定转子82的转速。在274处，如果所述转速大于预定转速，则执行任务276。预定转速可以与发电机144生成足够量的电力以便为在转子82上的设备供电相关联。发电机144可以是高电压发电机，并且当发电机轴142达到转速时可以生成预定电压(例如，150kv)。电动机104输出预定扭矩量以便既旋转转子82又旋转发电机轴142。在276处，离合器170之一被啮合，从而使得第二发电机齿轮向发电机144提供机械能。发电机144将机械能转换为电能。可以在任务276之后执行任务266。
尽管在图4中没有示出，但是如果转子82的转速减小到小于预定转速时，则可以脱离发电机144。因此，发电机144可能不是一直被啮合并且因此发电机144的负载可能不是一直在电动机104上。这限制了在初始旋转转子82时电动机104所需的电力。通过首先旋转转子82并且然后施加发电机144的负载，大幅降低了电动机104的初始扭矩输出。此外，转子82以及转子82上的部件和设备的重量充当了飞轮，从而使得当啮合发电机144时，飞轮提供克服发电机144的初始负载所需的一些能量。
尽管在图4中没有示出并且在任务266之后，台架控制模块85、台架处理模块202或本文中所公开的其他模块可以启动x射线成像并且记录x射线数据。这可以包括生成并且显示x射线图像和相应的3d模型，如以上所描述的。可以在非连续模式期间获取2d图像。可以在连续模式期间获取和/或生成2d和3d图像。
可以在任务258和266中的任何一个之后执行任务252。以上所描述的任务意在是说明性示例；可以根据应用在重叠时间段期间顺序地、同步地、同时地、连续地执行或者以不同的顺序执行所述任务。此外，根据事件的实现和/或序列，任何任务都可能不执行或跳过。
本公开中描述的无线通信可以完全或部分符合ieee标准802.11-2012、ieee标准802.16-2009、ieee标准802.20-2008和/或蓝牙核心规范v4.0来进行。在各种实现方式中，蓝牙核心规范v4.0可以由蓝牙核心规范附录2、3或4中的一个或多个进行修改。在各种实现方式中，ieee802.11-2012可以由草案ieee标准802.11ac、草案ieee标准802.11ad和/或草案ieee标准802.11ah来补充。
前面的描述本质上仅是说明性的，并且一点也没有意图限制本公开、其应用或使用。可以以各种形式实现本公开的广泛教导。因此，尽管本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当如此限制，因为其他修改在研究了附图、说明书和所附权利要求书之后就将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。进一步，本文中公开了各种实施例。尽管实施例中的每一个实施例被描述为具有一定的特征，但是关于本公开的任何一个实施例描述的特征中的任何一个或多个特征都可以在其他实施例中的任何一个中实施和/或与其他实施例中的任何一个的特征相结合，即使此结合没有被明确地描述。换言之，所描述的实施例不是互斥的，一个或多个实施例相互之间的排列保持在本公开的范围内。
使用各种术语(包括“连接(connected)”、“啮合(engaged)”、“联接(coupled)”“邻近(adjacent)”和“布置(disposed)”)描述了元件(包括电路元件、非电路元件、模块等)之间的连接和/或关系。作为示例，当在上述公开中描述第一和第二元件之间的连接时，此连接可以是直接连接，其中，在第一和第二元件之间不存在其他中间元件，但是还可以是间接连接，其中，在第一和第二元件之间存在中间元件。应该以类似的方式解释用于描述元件之间关系的其他词(例如，“啮合(engaged)”与“直接地啮合(directlyengaged)”、“联接(coupled)”与“直接地联接(directlycoupled)”等)。当第一元件邻近第二元件时，第一元件可以与第二元件接触或者第一元件可以与第二元件间隔开，而在第一元件与第二元件之间没有任何中间元件。当第一元件在第二元件与第三元件之间时，第一元件可以直接地连接至第二元件和第三元件(被称为“直接在之间(directlybetween)”)或中间元件可以连接(i)在第一元件与第二元件之间，和/或(ii)在第一元件与第三元件之间。如在此所使用的，短语a、b和c中的至少一个应当被解释为意味着使用非排他性逻辑或(or)的逻辑(a或b或c)，并且不应被解释为是指“a中的至少一个、b中的至少一个以及c中的至少一个”。
在本申请中，包括以下定义，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可以指以下各项的一部分或包括以下各项：应用专用集成电路(asic)；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(fpga)；执行代码的处理器电路(共享的、专用的或组)；存储由所述处理器电路执行的代码的存储器电路(共享的、专用的或组)；提供所描述的功能的其他合适的硬件部件；或上述的一些或全部的组合，如在片上系统中。
所述模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，所述接口电路可以包括连接到局域网(lan)、因特网、广域网(wan)或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在另一个示例中，服务器(也称为远程或云)模块可以代表客户端模块来实现一些功能。
如上所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指程序、例程、函数、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包括执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器电路。术语组处理器电路包括处理器电路，其与附加处理器电路组合来执行来自一个或多个模块的一些或所有代码。对多个处理器电路的引用包括分立裸片上的多个处理器电路、在单个裸片上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个线程或以上各项的组合。术语共享存储器电路包括存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器电路。术语组存储器电路包括与附加存储器组合来存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的存储器电路。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如在此所使用的术语计算机可读介质不包括通过介质(如在载波上)传播的瞬时电或电磁信号；术语计算机可读介质因此可以被认为是有形的和非瞬态的。非瞬态有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性存储器电路(如闪存存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩模只读存储器电路)、易失性存储器电路(如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储设备介质(诸如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光学存储设备介质(诸如cd、dvd或蓝光光盘)。
本申请中描述的装置和方法可以部分地或完全地由通过配置通用计算机来执行在计算机程序中实施的一个或多个特定功能而创建的专用计算机来实现。以上描述的功能块、流程图部件和其他元件充当软件规范，其可以通过熟练技术人员或程序员的日常工作转换为计算机程序。
所述计算机程序包括存储在至少一个非瞬态有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或依赖于所存储的数据。计算机程序可以包含与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(bios)、与专用计算机的特定设备交互的设备驱动器、一个或多个操作系统、用户应用、后台服务以及后台应用等。
计算机程序可以包括(i)待解析的描述性文本(诸如html(超文本标记语言)或xml(可扩展标记语言))；(ii)汇编代码；(iii)由编译器从源代码中生成的目标代码；(iv)用于由解释器执行的源代码；(v)用于由实时编译器编译和执行的源代码等。仅作为示例，可以使用来自包括c、c++、c#、objectivec、haskell、go、sql、r、lisp、
除非使用短语“用于......的装置”来明确地陈述元件或者在方法权利要求使用短语“用于......的操作”或“用于......的步骤”，否则权利要求中所述的元件都不旨在是在35u.sc§112(f)的含义内的装置加功能元件。