一种多功能计算机体层摄影系统的制作方法

本实用新型涉及医疗器械领域，特别是涉及X射线成像领域，更具体地说，是涉及一种应用于口腔影像的X射线成像设备。

背景技术：

三合一口腔锥形束计算机体层摄影设备是指可实现口腔颌面锥形束体层摄影、口腔颌面曲面体层X射线摄影、头影测量摄影(获得头颅正侧位的二维影像)和/或手腕部X射线摄影(获得手腕部的二维影像)的设备。

对于三合一口腔锥形束CT的口腔颌面锥形束体层摄影功能，大成像视野是临床应用的迫切需求。但CT成像范围越大，需要的CT探测器的尺寸也越大，而在CT成像中，探测器的价格占整机价格的40％以上，配置大尺寸CT探测器将大大增加三合一口腔锥形束CT设备的成本。

目前市场上已存在的三合一口腔锥形束计算机体层摄影设备，主要是通过将两次扫描进行拼接的方式增大成像视野，即成像系统在某一高度进行CT扫描和图像重建；然后将成像系统升高某一高度后，再次扫描成像并重建；最后将两次扫描获得的三维数据进行拼接，得到一个在Z方向有较大尺寸的CT图像。但两次图像的拼接处存在伪影，同时较长时间的拍摄也极易产生运动伪影，进一步降低图像质量。

螺旋扫描方式作为一种增大成像视野的方法，已在大型螺旋CT设备中得到应用。螺旋扫描方式的CT可以使用小尺寸探测器进行大视野成像，因此可以降低设备的成本。螺旋锥形束CT是同时进行X射线源和探测器围绕物体的旋转(不只旋转一圈)和成像系统整体的沿Z轴方向(通常为竖直方向)的运动，形成螺旋轨迹。但目前市场上还没有利用螺旋扫描方式进行CT成像的三合一口腔锥形束计算机体层摄影设备。

容积骨量CT技术可利用螺旋窄束扫描方式实现骨定量成像。窄束扫描即为调整X射线窗口在Z(竖直)方向的开口，缩小一次X射线成像覆盖的区域，以减少采集到的投影数据中的散射线信息，最终实现更加精确的CT定量成像。窄束成像再结合螺旋扫描方式，可以减少单圈CT扫描在Z轴方向覆盖范围小的缺陷，最终实现兼顾减少散射线(更精确的定量成像)和增大Z轴覆盖范围的目的。但该技术目前还未在口腔锥形束计算机体层摄影设备中使用，即市场上还没有可实现骨定量成像的口腔CT设备。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种多功能计算机体层摄影系统，它同时具有正侧位成像、全景成像和螺旋锥形束CT成像功能，并可以用小尺寸探测器实现大视野骨定量成像。

为解决上述技术问题，本实用新型的多功能计算机体层摄影系统，包括：底座、立柱、升降装置、CT/全景成像组件；其中，

所述立柱安装在底座上；

所述升降装置安装在立柱上，能沿立柱上下移动；

所述CT/全景成像组件包括横梁、C型臂、探测部件、放射部件和滑动装置；所述滑动装置安装在所述升降装置上；所述横梁水平安装在所述滑动装置上，能沿滑动装置上下移动，横梁前端安装有XY双向移动平台；所述C型臂位于横梁下方，具有一竖直旋转轴，安装在所述XY双向移动平台上，该C型臂可绕该竖直旋转轴做任意圈旋转，并可通过所述XY双向移动平台进行前后左右的移动；C型臂内的导线通过滑环与横梁内的导线连接，所述滑环与所述竖直旋转轴同轴线；所述探测部件安装在C型臂的一端，包括有水平旋转轴和安装在该水平旋转轴上的探测器；所述放射部件连接在C型臂的另一端，该放射部件包括有放射源和旋转机构，放射源可绕旋转机构的旋转轴旋转一定角度。

所述升降装置可以选用升降柱，也可以由导轨及电动推杆组成，或由带牵拉缆绳的滑轮及马达组成。

所述XY双向移动平台用于在全景成像模式下实现C型臂的前后左右移动。该XY双向移动平台主要包括X向导轨、Y向导轨、X向马达、Y向马达、X向丝杆、Y向丝杆、X向主体、Y向主体以及两个滚轮；其中，X向导轨及X向马达固定在横梁上，Y向导轨及Y向马达固定在X向主体上，两个滚轮分别连接在X向主体和Y向主体上，X向主体在X向马达及X向丝杆的驱动下可沿X向导轨前后移动，Y向主体在Y向马达及Y向丝杆的驱动下可沿Y向导轨左右移动。

所述CT/全景成像组件还可以进一步包括定位装置和支撑台；所述支撑台安装在滑动装置上、探测部件和放射部件的下方，能沿滑动装置上下移动；所述定位装置安装在支撑台上，并位于探测部件和放射部件之间，用于定位被扫描物体。

所述探测器可以选用平板探测器。探测器和水平旋转轴非对称布置，能绕所述水平旋转轴旋转90度，因此CT成像和全景成像可以共用一块探测器。

所述放射源中部开有射线口，较佳的，可以在射线口前面设置X射线窗口调节装置，以调节射线源射出的X射线的范围。在本实用新型的一个实施例中，该X射线窗口调节装置可以主要由4块铅板、4根导轨和4台马达构成。其中，一对导轨平行，并与另一对导轨垂直布置；4块铅板分别固定在4根导轨上，并分别在4台马达的驱动下沿导轨移动，从而形成上下高度可调、左右宽度可调的X射线窗口。

所述放射部件内的旋转机构，可以选用蜗轮和蜗杆组合，也可以选用其他可行的旋转结构。

在本实用新型的一个较佳实施例中，还可以在上述多功能计算机体层摄影系统的基础上，再集成头影测量组件，以实现CT成像、全景成像和正侧位成像三合一功能。

所述头影测量组件可以包括横杆、安装座、探测器、遮光板和定位装置，其中，横杆安装在升降装置上，安装座安装在横杆上；探测器、遮光板和定位装置分别安装在安装座上，且探测器和遮光板能在安装座上前后移动。该头影测量组件的探测器同样可以选用平面探测器。

与现有三合一口腔锥形束计算机体层摄影设备相比，本实用新型的多功能计算机体层摄影系统，具有以下优点和有益效果：

1、采用螺旋扫描成像方式，同时探测器可旋转(全景成像模式下，探测器为竖直状态，Z向尺寸大，可满足全景成像要求；在CT成像模式下，探测器旋转90°，呈现横向放置状态，横向尺寸大，且处于偏置状态)，从而用小尺寸探测器实现了大视野成像，解决了目前三合一腔锥形束计算机体层摄影设备无法在小尺寸探测器基础上实现Z方向大视野、高质量成像的问题。

2、采用窄束扫描方法，通过调节X射线窗口的尺寸(前准直器)，使用一个小窗口X射线束进行成像，减少了X射线的散射射线，从而实现了精确的CT定量成像。再结合螺旋扫描方法，虽然单次照射的X射线视野变小，但总的CT扫描范围不变，从而在CT定量成像的基础上，实现了大视野成像，即兼顾了CT定量成像的准确度和成像视野，因此可以实现大视野骨定量成像。

3、使用小尺寸探测器，可以降低设备成本。

附图说明

图1是本实用新型的多功能计算机体层摄影系统的整体结构示意图。

图2是图1的多功能计算机体层摄影系统中的XY双向移动平台的结构示意图。

图3是图1的多功能计算机体层摄影系统中的数据传输部件的结构示意图。

图4是图1的多功能计算机体层摄影系统中的探测部件的结构示意图。

图5是图1的多功能计算机体层摄影系统中的放射部件的主体结构示意图。

图6是图1的多功能计算机体层摄影系统中的X射线窗口的结构示意图。

图7是图1的多功能计算机体层摄影系统进行CT扫描时的螺旋扫描轨迹示意图。其中，r为射线源焦点到旋转轴的距离；p为在C型臂旋转一圈的时间内，横梁上升的高度，X、Y、Z为方向轴。

图8是图1的多功能计算机体层摄影系统进行偏置CT成像时，射线源焦点、被扫描物体和探测器三者相对位置关系示意图。

图中附图标记说明如下：

1：底座

2：立柱

3：升降装置

4：横梁

5：C型臂

6：探测部件

7：放射部件

8、15：定位装置

9：支撑台

10：线性滑台

11：横杆

12：安装座

13、19：探测器

14：遮光板

16：滑环

17、18：导线

20：旋转轴

21：射线口

22：蜗杆

23：蜗轮

24：外框

25：射线源

26：铅板

27：导轨

28：马达

29：X射线窗口

31：X向导轨

32：Y向导轨

33：X向马达

34：X向丝杆

35：X向主体

36：Y向马达

37：Y向主体

38：Y向丝杆

39：滚轮

具体实施方式

为对本实用新型的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合附图，对本实用新型的技术方案，做进一步详细的说明。

如图1所示，本实施例的多功能计算机体层摄影系统，主要包括：底座1、立柱2、升降柱3、CT/全景成像组件、头影测量组件。

立柱2固定安装在底座1上。在本实施例中，立柱2采用方柱。

升降装置3嵌套在立柱2的外面，可以沿立柱2上下移动。本实施例中，升降装置3通过电动推杆加导轨的方式实现升降，在其他实施例中，也可以通过升降柱，或者通过滑轮加牵拉缆绳并由马达驱动的方式实现升降。

CT/全景成像组件主要包括有横梁4、C型臂5、探测部件6、放射部件7、定位装置8、支撑台9、线性滑台10。其中：

线性滑台10固定安装在升降装置3的一个侧面上。

横梁4安装在线性滑台10上，可以沿线性滑台10上下移动。该横梁4垂直于立柱2。在该横梁4的最前端设置有XY双向移动平台(图1中未示出)。该XY双向移动平台的结构如图2所示，主要包括X向导轨31、Y向导轨32、X向马达33、Y向马达36、X向丝杆34、Y向丝杆38、X向主体35、Y向主体37以及两个滚轮39。其中，X向导轨31及X向马达33固定在横梁4上，滚轮39连接在X向主体35上，X向主体35在X向马达33及X向丝杆34的驱动下可沿X向导轨31前后移动；Y向导轨32及Y向马达36固定在X向主体35上，同样有滚轮39(图2中未示出)连接在Y向主体37上，Y向主体37在Y向马达36及Y向丝杆38的驱动下可沿Y向导轨32左右移动。

C型臂5位于横梁4的下方，C型臂5的旋转轴安装在横梁4的XY双向移动平台上。在全景成像模式下，C型臂5可以通过该XY双向移动平台实现前后、左右的移动，从而使C型臂5既能绕旋转轴旋转，又能进行前后、左右的移动。C型臂5内的导线通过滑环16与横梁4内的导线连接。滑环16安装在C型臂5与横梁4的连接处，与C型臂5的旋转轴同轴线，滑环16的结构如图3所示，三条导线(一条为电源线，两条为数据线)穿过滑环16，两端分别连接横梁4(导线17)和C型臂5(导线18)内的导线。导线通过滑环16连接，可以避免C型臂5转动时发生线缆纠缠的风险，使C型臂5可以连续转动多圈。

探测部件6固定安装在C型臂5的一端。探测部件6的结构如图4所示，主要包括探测器19和水平旋转轴20，探测器19安装在旋转轴20上，并和旋转轴20非对称布置。在本实施例中，探测器19采用平面探测器，可绕旋转轴20旋转90度。

放射部件7连接在C型臂5的另一端。放射部件7的主体结构如图5所示，主要包括外框24、放射源25和旋转机构。放射源25放置在外框24内，外框24上方安装有旋转机构(本实施例采用的是蜗杆22和蜗轮23的组合)，用于使放射源25能够绕旋转机构的旋转轴旋转一定角度(本实施例可以旋转5°，目的是使正侧位成像时，射线源25能正对正侧位成像组件中的探测器13)。放射源25中部开有射线口21，用于透射X光线。射线口21前面设置有X射线窗口调节装置(图5中未示出)，用于调节X射线的高度和宽度。该X射线窗口调节装置的结构如图6所示，主要包括4块铅板26、4根导轨27和4台马达28。其中，一对导轨平行并与另一对导轨垂直布置，4块铅板26分别固定在4根导轨27上，并可以分别在4台马达28的驱动下沿导轨27移动，X射线只能从4块铅板26中间的区域透过，从而形成上下高度可调、左右宽度可调的X射线窗口29。

支撑台9安装在线性滑台10上，探测部件6和放射部件7的下方。该支撑台9可以沿线性滑台10上下移动。定位装置8固定安装在支撑台9上，并位于探测部件6和放射部件7之间，用于承托、固定被扫描物。在本实施例中，定位装置8包括一块水平的颌托和两块竖直的头靠，用于固定人的头部。

头影测量组件主要包括横杆11、安装座12、探测器13、遮光板14和定位装置15。其中，横杆11固定安装在升降柱3的与线性滑台10所在侧面相邻的侧面上；安装座12固定安装在横杆11上；探测器13、遮光板14和定位装置15分别安装在安装座12上(位于安装座12下方)；在本实施例中，探测器13采用平板探测器。探测器13和遮光板14可以在安装座12上前后移动。定位装置15用来承托、固定被扫描物，在本实施例中，定位装置15包括两个耳点和一个鼻托。

以下对本实施例的多功能计算机体层摄影系统的工作模式进行详细地说明。

在全景成像模式下，病人站立于CT扫描区域，在线性滑台10上上下移动支撑台9，调节颌托的高度，以适应病人的身高，并通过激光灯及头靠对病人的头部进行定位。然后将探测部件6内的平板探测器19竖直放置，并调节X射线窗口29的大小。接着控制C型臂5的旋转轴(与滑环16同轴线)沿预先设定的轨迹运动，同时控制C型臂5做圆周旋转运动，进行全景扫描。扫描完成，进行图像重建，病人离开设备。

在普通CT成像模式下，病人站立于CT扫描区域，通过移动支撑台9，调节颌托的高度，以适应病人的身高，并通过激光灯及头靠对病人进行定位。然后根据成像视野大小的需求，决定平板探测器19是竖直放置还是横向放置，并调节X射线窗口29的大小。接着控制C型臂5做圆周旋转运动，进行普通CT成像扫描。扫描完成，进行图像重建，病人离开设备。

在螺旋窄束CT成像模式下，病人站立于CT扫描区域，通过移动支撑台9，调节颌托的高度，以适应病人的身高，并通过激光灯及头靠对病人进行定位。然后将平板探测器19调整为横向放置状态，并调节X射线窗口29，使X射线形成横向窄束。接着控制横梁4在线性滑台10上沿Z轴方向上升(即C型臂5上升)，同时控制C型臂5做圆周旋转运动，两个运动叠加形成螺旋扫描轨迹，进行螺旋窄束CT扫描(螺旋扫描轨迹参见图7所示)。扫描完成，进行图像重建，病人离开设备。

在螺旋偏置CT成像模式下，病人站立于CT扫描区域，通过移动支撑台9，调节颌托的高度，以适应病人的身高，并通过激光灯及头靠对病人进行定位。然后将平板探测器19调整为横向放置，并相对于被扫描物体非对称放置(只要探测器19一侧超过射线源焦点与被扫描物体中心点的连线即可)，如图8所示，并调节X射线窗口29的大小。接着，控制横梁4在线性滑台10上沿Z轴方向做上升运动(探测器6和射线源7随横梁4同步上升运动)，同时探测器6和射线源7绕被扫描物体做圆周旋转运动，进行螺旋偏置CT扫描，扫描轨迹参见图7所示。扫描完成，进行图像重建，病人离开设备。

在侧位成像模式下，病人站立于侧位成像部分的扫描区域，通过调节升降柱3的高度，调节头影测量组件的高度，以适应病人的身高，同时通过激光灯及定位装置15(包括耳点、鼻托)对病人进行定位。然后调整C型臂5的位置，并对放射部件7做一定角度的旋转，在射线源的光线能够完全覆盖探测器13的行程的前提下，使射线源的中轴线尽量垂直于探测器13所在平面。控制探测器13及遮光板14保持一定比例的运动速度，从一端移至行程的另一端，进行侧位成像扫描。扫描完成，进行图像重建，病人离开设备。