本文公开的主题涉及具有c形臂的x射线成像系统，并且更具体地，涉及其中c形臂包括沿着多个独立旋转轴的自动化运动的x射线成像系统。
背景技术
例如，医疗诊断成像系统例如通过暴露于诸如穿过患者的x射线的能量源来生成诸如患者的对象的图像。所生成的图像可被用于许多目的。经常地，当医师获取患者的x射线时，希望从多个不同位置和角度获取患者的身体的一个或多个部分的若干x射线，并且优选地无需频繁地重新定位患者。为了满足这个需要，已经开发了c形臂x射线诊断设备。术语c形臂通常指具有刚性和/或铰接结构构件的x射线成像装置，所述刚性和/或铰接结构构件具有各自位于结构构件的相对端使得x射线源和图像检测器相互面对的x射线源和图像检测器组件。结构构件通常为“c”形的并且因此被称为c形臂。以这种方式，从x射线源发射的x射线可以碰撞图像检测器并且提供被放置在x射线源和图像检测器之间的对象或多个对象的x射线图像。
在许多情况下，c形臂被连接到可移动臂的一端。在这样的情况下，c形臂常常可被升高和降低、从一侧被移至另一侧和/或围绕一个或多个旋转的轴旋转。因此，可以移动和重新定向这样的c形臂以允许从若干不同位置和角度以及患者的不同部分获取x射线图像，而不要求患者被频繁地重新定位。然而，由于成像系统的结构或者缺少独立的旋转轴导致c形臂的旋转或运动可能在某些方向（例如轨道方向）上受到限制。
技术实现要素：
提供了技术方案1：
一种x射线成像系统，包括：
x射线辐射源；
x射线检测器；以及
c形臂，所述c形臂具有设置在第一端上的所述x射线辐射源和设置在与所述第一端相对的第二端上的所述x射线检测器；以及
机动化系统，所述机动化系统被配置为使所述c形臂围绕三个不同的旋转轴旋转。
提供了技术方案2：如技术方案1所述的x射线成像系统，包括底座，其中所述机动化系统被配置为使所述c形臂相对于其中所述c形臂被耦合至所述底座之处的位置在轨道方向上旋转至少180度。
提供了技术方案3：如技术方案2所述的x射线成像系统，其中所述机动化系统被配置为通过使所述c形臂相对于所述底座在横向上旋转180度并且使所述c形臂围绕其中所述c形臂被耦合至所述底座之处的位置旋转180度两者来使所述c形臂在所述轨道方向上旋转至少180度。
提供了技术方案4：如技术方案3所述的x射线成像系统，包括被耦合至所述底座的水平臂以及具有被耦合至所述水平臂的第一端和经由c形臂旋转装置被耦合至所述c形臂的第二端的l形臂，其中所述l形臂被配置为围绕所述水平臂旋转以使能所述c形臂在所述横向上的旋转，并且所述c形臂旋转装置被配置为围绕所述l形臂的所述第二端旋转以使能所述c形臂围绕其中所述c形臂被耦合至所述底座之处的位置的旋转以及在所述轨道方向上旋转两者。
提供了技术方案5：如技术方案3所述的x射线成像系统，其中所述机动化系统被配置为通过使所述c形臂在相同的时间并以相同的速率两者围绕所述三个不同的旋转轴旋转来使所述c形臂在所述轨道方向上旋转至少180度。
提供了技术方案6：如技术方案3所述的x射线成像系统，其中所述机动化系统被配置为通过使所述c形臂以预定义的非线性速率围绕所述三个不同的旋转轴旋转来使所述c形臂在所述轨道方向上旋转至少180度。
提供了技术方案7：如技术方案3所述的x射线成像系统，其中所述机动化系统被配置为通过使所述c形臂在不同的时间围绕所述三个不同的旋转轴旋转来使所述c形臂在所述轨道方向上旋转至少180度。
提供了技术方案8：
一种x射线成像系统，包括：
x射线辐射源；
x射线检测器；以及
c形臂，所述c形臂具有设置在第一端上的所述x射线辐射源和设置在与所述第一端相对的第二端上的所述x射线检测器；
底座，所述底座被耦合至所述c形臂；以及
机动化系统，所述机动化系统被配置为使所述c形臂相对于其中所述c形臂被耦合至所述底座之处在轨道方向上旋转至少180度。
提供了技术方案9：如技术方案2所述的x射线成像系统，其中所述机动化系统被配置为通过使所述c形臂相对于所述底座在横向上旋转180度并且使所述c形臂围绕其中所述c形臂被耦合至所述底座之处的位置旋转180度两者来使所述c形臂在所述轨道方向上旋转至少180度。
提供了技术方案10：如技术方案9所述的x射线成像系统，包括被耦合至所述底座的水平臂以及具有被耦合至所述水平臂的第一端和经由c形臂旋转装置被耦合至所述c形臂的第二端的l形臂，其中所述l形臂被配置为围绕所述水平臂旋转以使能所述c形臂在所述横向上的旋转，并且所述c形臂旋转装置被配置为围绕所述l形臂的所述第二端旋转以使能所述c形臂围绕其中所述c形臂被耦合至所述底座之处的位置的旋转以及在所述轨道方向上旋转两者。
提供了技术方案11：如技术方案9所述的x射线成像系统，其中所述机动化系统被配置为通过使所述c形臂在相同的时间并以相同的速率两者围绕三个不同的旋转轴旋转来使所述c形臂在所述轨道方向上旋转至少180度。
提供了技术方案12：如技术方案9所述的x射线成像系统，其中所述机动化系统被配置为通过使所述c形臂以预定义的非线性速率围绕三个不同的旋转轴旋转来使所述c形臂在所述轨道方向上旋转至少180度。
提供了技术方案13：如技术方案9所述的x射线成像系统，其中所述机动化系统被配置为通过使所述c形臂在不同的时间围绕三个不同的旋转轴旋转来使所述c形臂在所述轨道方向上旋转至少180度。
提供了技术方案14：
一种x射线成像系统，包括：
x射线辐射源；
x射线检测器；
c形臂，所述c形臂具有设置在第一端上的所述x射线辐射源和设置在与所述第一端相对的第二端上的所述x射线检测器；
底座；
水平臂，所述水平臂被耦合至所述底座；
l形臂，所述l形臂具有第一端和第二端，其中所述第一端被耦合至所述水平臂；
c形臂旋转装置，所述c形臂旋转装置被配置为使得所述c形臂能够相对于所述c形臂旋转装置在轨道方向上旋转，其中所述c形臂旋转装置被耦合至所述l形臂的所述第二端；以及
机动化系统，所述机动化系统被配置为使所述c形臂围绕三个不同的旋转轴旋转。
提供了技术方案15：如技术方案14所述的x射线成像系统，其中所述三个不同的旋转轴中的第一旋转轴包括通过所述c形臂相对于其中所述c形臂被耦合至所述c形臂旋转装置之处在所述轨道方向上的旋转来限定的轨道轴。
提供了技术方案16：如技术方案15所述的x射线成像系统，其中所述三个不同的旋转轴中的第二旋转轴包括通过所述l形臂围绕所述水平臂的旋转来限定的横轴。
提供了技术方案17：如技术方案16所述的x射线成像系统，其中所述三个不同的旋转轴中的第三旋转轴包括通过所述c形臂旋转装置围绕所述l形臂的所述第二端的旋转来限定的翻转轴。
提供了技术方案18：如技术方案17所述的x射线成像系统，其中所述机动化系统被配置为使所述c形臂围绕所述轨道轴在所述轨道方向上旋转至少180度。
提供了技术方案19：如技术方案18所述的x射线成像系统，其中所述机动化系统被配置为通过使所述c形臂围绕所述横轴旋转180度并且使所述c形臂围绕所述翻转轴旋转180度两者来使所述c形臂围绕所述轨道轴在所述轨道方向上旋转至少180度。
提供了技术方案20：如技术方案14所述的x射线成像系统，其中所述底座包括有轮子的底座，并且所述x射线成像系统包括移动式x射线成像系统。
下面总结了与原始请求保护的主题在范围上相当的某些实施例。这些实施例不是用来限制请求保护的主题的范围的，而是这些实施例只是用来提供主题的可能的形式的简要概述的。实际上，主题可以包含与下面阐述的实施例可以相似或者不同的各种形式。
在第一实施例中，提供了一种x射线成像系统。x射线成像系统包括x射线辐射源、x射线检测器和c形臂。c形臂具有设置在第一端上的x射线辐射源和设置在与第一端相对的第二端上的x射线检测器。x射线成像系统还包括被配置为使c形臂围绕三个不同的旋转轴旋转的机动化系统。
在第二实施例中，提供了一种x射线成像系统。x射线成像系统包括x射线辐射源、x射线检测器和c形臂。c形臂具有设置在第一端上的x射线辐射源和设置在与第一端相对的第二端上的x射线检测器。x射线成像系统还包括被耦合至c形臂的底座。x射线成像系统还包括被配置为使c形臂相对于其中c形臂被耦合至底座之处在轨道方向上旋转至少180度的机动化系统。
在第三实施例中，提供了一种x射线成像系统。x射线成像系统包括x射线辐射源、x射线检测器和c形臂。c形臂具有设置在第一端上的x射线辐射源和设置在与第一端相对的第二端上的x射线检测器。x射线成像系统还包括底座、被耦合至底座的水平臂以及具有第一端和第二端的l形臂，其中第一端被耦合至水平臂。x射线成像系统还包括c形臂旋转装置，所述c形臂旋转装置被配置为使得c形臂能够相对于c形臂旋转装置在轨道方向上旋转，其中c形臂旋转装置被耦合至l形臂的第二端。x射线成像系统甚至进一步包括被配置为使c形臂围绕三个不同的旋转轴旋转的机动化系统。
附图说明
当参考附图阅读下列详细描述时，将会更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优势，其中在整个附图中相同的附图标记代表相同的部分，其中：
图1是具有多个独立旋转轴的x射线成像系统（例如移动c形臂成像系统）的实施例的侧视图；
图2是用来实现180度的轨道旋转的图1的x射线成像系统的c形臂的运动的实施例的示意图；以及
图3是图1的x射线成像系统的侧视图，其中叠加了图2中的位置当中的某些位置。
具体实施方式
下面将描述一个或多个特定实施例。在致力于提供这些实施例的简明描述的过程中，实际实现的所有特征可不在说明书中被描述。应当认识到，在任何这样的实际实现的开发中，如在任何工程或设计项目中那样，必须做出许多实现特定的决定以实现开发者的特定目标，诸如符合系统相关和商业相关的约束，这从一个实现到另一个实现可以不同。此外，应当认识到，这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于得益于本公开的普通技术人员来说仍然会是设计、制作和制造的常规任务。
在介绍本主题的各种实施例的元件时，冠词“a”、“an”、“the”和“所述”是用来表示存在有元件当中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”规定为是包括在内的并且用来表示可存在有除列示的元件之外的附加元件。此外，下列讨论中的任何数值示例规定为是非限制性的，并且因此，附加的数值、范围和百分比在所公开的实施例的范围内。
下列实施例描述了具有围绕多个独立的（例如分开的或不同的）旋转轴（例如3个或多于3个）的自动化c形臂运动的x射线成像系统（例如移动x射线成像系统）。例如，c形臂可以围绕3个不同的轴旋转：横轴、轨道轴和翻转轴（例如通过围绕其中c形臂被耦合至l形臂之处的旋转来限定的）。围绕这3个不同的轴的运动可以是自动化的（例如借助于包括多个马达或伺服马达的机动化系统）。围绕这3个不同的轴的自动化运动可以利用c形臂在轨道方向上增加轨道范围或覆盖到至少180度，而不必移动患者和/或患者被置于其上的工作台。这些轴（尤其是翻转轴）中的所有轴的机动化提供了许多优势。例如，与手动运动相比，机动化运动可以被远程控制以减少辐射暴露。另外，所有这些轴的机动化使能捕获图像数据以用于轨道方向上大约至少180度的三维（3d）图像生成，同时仍然允许x射线成像系统被用作通用c形臂成像系统。典型地，围绕单个轴将轨道运动增加到180度使得成像系统免于被用在通用过程中（例如整形术、胃肠病学、心脏病学等中的过程）。然而，通过自动化这些轴中的所有轴，通用c形臂成像系统也可以被用作精确的3d图像捕获成像系统。
图1是具有多个独立的旋转轴的x射线成像系统10（例如移动c形臂成像系统）的实施例的侧视图。尽管说明了移动成像系统，但是下面描述的实施例可以与具有c形臂的任何x射线成像系统（例如固定成像系统）一起使用。x射线成像系统10可以利用多个成像模态（例如荧光透视、计算机断层摄影、层析x射线照相组合、x射线照相的、磁共振成像等）来采集二维2d和/或3d图像数据。x射线成像系统10可以被用于诊断和介入成像两者。另外，x射线成像系统10可以被用于通用目的（例如通用放射学、骨科等）和特殊目的（例如图像引导的手术）。
移动x射线系统的主要功能是生成x射线以用于诊断和介入成像。x射线系统包括支撑结构或底座12、c形臂14、l形臂16和控制面板18。底座12提供对于c形臂16的支撑并且将c形臂12保持在悬挂位置。底座12的下部包括被用来向系统10提供移动性的轮子或脚轮20。底座12包括允许c形臂14和l形臂16相对于底座12垂直移动的垂直升降柱22。垂直升降柱22终止于底座12的上部壳体24，其中水平延伸臂26穿过上部壳体24并且通过水平延伸臂26相对于上部壳体24的移动（例如水平移动）而允许臂16（以及c形臂14）相对于垂直升降柱22垂直移动。可以沿着水平延伸臂26的轴移动c形臂14以实现横向跟踪运动。l形臂16经由端部28被耦合至水平延伸臂26并且被配置为围绕水平延伸臂26在枢轴上转动或旋转，使得l形臂16可以被制作成以360度弧形在枢轴上转动。水平延伸臂26被耦合至l形臂16的一端28，而l形臂16的外端30被耦合至c形臂14。l形臂16围绕它被耦合至水平延伸臂26之处的旋转使得c形臂14能够相对于底座12围绕横轴32（例如平行于水平延伸臂26）在横向31（例如周向）上被旋转（例如360度）。
c形臂12被耦合至c形臂旋转装置34（例如托架），所述c形臂旋转装置34被耦合至l形臂16的端部30。c形臂旋转装置34被耦合至使得c形臂16能够相对于装置34沿着轨道38在轨道方向上移动或者围绕轨道轴36旋转的滚轮或轮子的组件（例如设置在c形臂14的轨道38内）。正如在下面更详细描述的，成像系统10被配置为使得c形臂14能够在轨道方向上旋转至少180度以相对于其中c形臂被耦合至底座12之处的位置（即装置34）提供至少180度的轨道范围或覆盖。
c形臂旋转装置34还使得c形臂14能够围绕从其中c形臂旋转装置34被耦合至c形臂14以及因此底座12之处发出的轴42（例如翻转轴）旋转（例如周向地）或者翻转（例如如通过附图标记40所指示的）。c形臂旋转装置34使能c形臂相对于装置34旋转180度。
l形臂16的180度的旋转（从而使能围绕横轴32和翻转轴42旋转）使得图像链能够围绕轨道轴36旋转180度。轨道平面43垂直于轨道轴36伸展并且包括图像链和c形臂14。当c形臂围绕横轴32被旋转180度时，轨道平面43的开始和最终取向保持相同。然而，在l形臂16的移动期间，轨道平面43随着l形臂16被旋转90度时出现的最大角度变换器而变化。
图像接收器44（例如x射线检测器）和x射线源46被耦合至c形臂14的相对两端48、50以形成图像链。c形臂14允许图像接收器44和x射线源46围绕将要被成像的对象（诸如患者）被安装和定位。例如，c形臂14可以是圆形c形的或弧形的构件。c形臂16使能图像接收器44和x射线源46相对于位于c形臂14的内部自由空间内的患者或其它对象的宽度和长度的选择性定位。例如，图像接收器44可以是图像增强器或其它能量接收器以供诊断成像之用。图像接收器44和x射线源46被用来生成表示正在被成像的对象的诊断图像。
围绕轴32、36和42旋转是独立的（例如彼此分开或不同）。c形臂相对于这些轴32、36、42的旋转通过机动化系统52来驱动。机动化系统52可以包括一个或多个马达或伺服马达以借助于自动化来驱动围绕这些轴32、36、42的旋转。可以遍及成像系统10的不同部件（例如底座12的内部壳体24、l形臂28、轨道旋转装置34、c形臂14等）来设置马达或伺服马达。机动化系统52可以被耦合至控制系统或控制器54（例如设置在底座12内和/或远离成像系统10）。控制系统54可以包括存储器56以及一个或多个处理器58以执行存储在存储器内的代码或指令。控制系统52可以控制c形臂14围绕轴32、36、42的自动化移动。
c形臂14围绕独立轴32、36、42的自动化或机动化移动增加了围绕轨道轴36的轨道范围或覆盖（即允许c形臂14在轨道方向上被旋转180度）。具体地，轨道范围可以被增加到180度或者更大（例如高达至少大约205度）。具体地，通过使c形臂14围绕横轴32旋转180度并且使c形臂14围绕翻转轴42旋转180度来实现c形臂14的180度的轨道旋转。
图2是用来实现180度的轨道旋转（例如用于3d图像数据的采集）的图1的x射线成像系统10的c形臂14的运动的实施例的示意图。c形臂14的不同位置或移动的顺序可以按次序变化和/或可以在其它实施例中被同时执行以实现180度的轨道运动。从第一位置60（类似于图1中所示的），c形臂14在轨道方向61上被旋转到第二位置62（例如在扫描位置下）。从第二位置62，l形臂16围绕水平延伸杆26被旋转（例如横向）180度至第三位置64。这导致横轴32和翻转轴42两者（连同c形臂14一起）被旋转180度。从第三位置64，轨道旋转装置34（连同c形臂14一起）围绕翻转轴42被旋转180度至第四位置66。从第四位置66，c形臂14在轨道方向68上被旋转到第五位置70。第二位置62和第五位置70的比较说明了c形臂14的180度的轨道旋转。由于围绕旋转臂32、36、42的自动化移动导致这个c形臂移动是可能的并且在不移动患者和工作台的情况下实现这个c形臂移动。
图3是图1的x射线成像系统10的侧视图，其中叠加了图2中的位置当中的某些位置。具体地，图3描绘了处于图2的第一位置60的c形臂14（以实线示出）。图3还描绘了在使c形臂在轨道方向61（参见图2）上旋转之后处于第二位置或在扫描位置62下的c形臂14（以虚线示出）。图3进一步描绘了在上述移动的组合之后处于第五位置70的c形臂14（以点线示出）。第二位置62和第五位置70的比较说明了c形臂14的180度的轨道旋转。同样地，第二位置62和第五位置70的比较说明了轨道平面43被旋转180度。第一位置60和第五位置70的比较说明了轨道平面43也已经被移动了90度。如图3所说明的，在使l形臂16旋转180度时，横轴32和翻转轴42两者也被旋转180度。
围绕轴32、36、42的机动化移动可以在相同的时间并以相同的速率发生，其中围绕轴32、36、42中的所有轴的移动是从它们的初始位置到180度。备选地，以预定义的非线性速率围绕轴32、26、42的机动化移动。在某些实施例中，围绕轴32、36、42的机动化移动可以发生在不同的时间（例如分开地）。在某些实施例中，升降柱22可以被用在协调运动中。在某些实施例中，与旋转伸缩机制类似，可以使用被耦合至c形臂的多个c形臂（例如以嵌套布置）（例如而不是l形臂16）以使得轨道平面43能够被旋转180度。
所公开的实施例的技术效果包括提供具有围绕多个独立的（例如分开的或不同的）旋转轴（例如3个或多于3个）的自动化c形臂运动的x射线成像系统（例如移动x射线成像系统）。例如，c形臂可以围绕3个不同的轴旋转：横轴、轨道轴和翻转轴（例如通过围绕其中c形臂被耦合至l形臂之处的旋转来限定的）。围绕这3个不同的轴的运动可以是自动化的（例如借助于包括多个马达或伺服马达的机动化系统）。围绕这3个不同的轴的自动化运动可以利用c形臂在轨道方向上增加轨道范围或覆盖到至少180度，而不必移动患者和/或患者被置于其上的工作台。例如，所有这些轴的机动化使能在轨道方向上大约至少180度的3d图像数据的捕获，同时仍然允许x射线成像系统被用作通用c形臂成像系统。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳方式，并且还使本领域任何技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可取得专利权的范围由权利要求来限定并且可以包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有并未与权利要求的字面语言不同的结构要素或者如果它们包括与权利要求的字面语言并无实质差异的等同结构要素的话，则这样的其它示例确定在权利要求的范围内。