锥形束CT系统的制作方法

本发明涉及ct领域，尤其涉及一种锥形束ct系统。

背景技术：

目前，口腔锥形束ct影像已成为口腔医师实现正确诊断的重要工具，而小空间容积、低成本、短拍摄时间业已成为口腔ct设备市场竞争的有力依据。图像拼接技术是近几年发展起来的一项技术，能有效简化设备结构，降低设备对传感器尺寸的依赖性，在相同的放大比下，小尺寸的传感器也可拍摄出较大的成像视野，比如在口腔正畸中，常常需要全头颅拍摄，而图像拼接技术是以患者与传感器间形成相对运动为实现前提。市场上的口腔ct设备实现图像拼接的寥寥无几，基本都是通过大尺寸的传感器实现所需视野成像或者通过患者固定、装置的射线源和探测器整体沿z轴方向移动实现拼接功能，驱动沿z轴移动的动力高、实现结构在体积上较大。

技术实现要素：

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种锥形束ct系统，其能简化沿z轴方向移动的结构，降低驱动沿z轴方向移动的动力。

为了实现上述目的，本发明提供了一种锥形束ct系统，其包括射源、传感器以及连接臂，传感器与射源间隔并沿与z轴方向相交的方向与射源相对，连接臂具有第一端和第二端。射源沿z轴方向不能平移。锥形束ct系统还包括旋转装置和平移装置。旋转装置包括转轴和旋转电机，转轴的一端固定连接于连接臂的第一端和第二端之间的位置而转轴的另一端连接于旋转电机，旋转电机驱动转轴围绕自身的与z轴方向平行的轴线旋转、继而转轴带动连接臂以及连接臂上的射源的传感器一起围绕轴线旋转。平移装置与射源相对并间隔开，平移装置的沿z轴方向的一端固定连接于连接臂的第二端，传感器连接于平移装置且能在平移装置的驱动下相对于连接臂沿z轴方向往复运动。

在一实施例中，平移装置包括：连接架，沿z轴方向的一端固定连接于连接臂的第二端；动力机构，提供驱动力，设置于连接架；传动机构，连接于动力机构并能实现沿z轴方向的往复运动，传感器固定连接于传动机构以在传动机构的带动下沿z轴方向往复运动。

在一实施例中，动力机构为电机，传动机构为丝杠螺母传动机构。

在一实施例中，动力机构包括沿z轴方向延伸的并能围绕与z轴方向平行的轴线旋转的输出轴。传动机构包括：丝杠，沿z轴方向延伸，丝杠的沿z轴方向的上端与动力机构的输出轴固定连接；以及驱动螺母，套设在丝杠上并与丝杠一起实现围绕轴线的旋转与沿z轴方向的平移转换，传感器固定连接于驱动螺母以在驱动螺母的带动下沿z轴方向往复运动。

在一实施例中，丝杠的沿z轴方向的上端与动力机构的输出轴直接固定连接。

在一实施例中，平移装置还包括：传感器承载机构，承载传感器并固定连接于传动机构。

在一实施例中，传感器承载机构包括：定板，传感器固定于固定板；连接块，置于固定板和传动机构之间；连接轴，穿设传动机构和连接块并将传动机构、连接块以及固定板固定连接在一起。

在一实施例中，平移装置还包括用于沿z轴方向直线滑动的滑动副，直线滑动副设置在传感器承载机构和连接架之间，以使传感器承载机构滑动连接于连接架。

在一实施例中，锥形束ct系统还包括：位置检测机构，与动力机构通信，设置成检测传感器承载机构携带的传感器相对连接架沿z轴方向往复移动的位置。

在一实施例中，位置检测机构包括：第一光电开关和第二光电开关，沿z轴方向定位在连接架的上端和下端；光电开关检测板，固定定于传感器承载机构上，以在携带传感器的传感器承载机构在传动机构的带动下沿z轴方向上下运动时经过第一光电开关和第二光电开关以确定传感器沿z轴方向的上极限位置和下极限位置。

本发明的有益效果如下。

在根据本发明的锥形束ct系统中，射源沿z轴方向不能平移、连接有传感器的平移装置能够相对射源沿z轴方向平移，从而相比射线源和探测器整体沿z轴方向移动的已知技术而言，沿z轴方向移动的部件和重量减少，平移装置驱动沿轴移动的动力(即动力机构提供的动力)大为降低，传感器沿轴移动的控制变得更容易、传感器沿z轴方向移动的精度和稳定性更容易控制，传感器沿z轴方向移动对拍摄图像的拼接区域影响降低，从而提高了完整的大视野图像的质量。此外，相比射线源和探测器整体沿z轴方向移动的已知技术而言，平移装置的动力机构和传动机构所占用的体积也大为减小。

附图说明

图1是根据本发明的锥形束ct系统的一立体图，其中支架和旋转装置的旋转电机以虚框示意示出。

图2是图1的从另一角度观察的立体图，其中省略了旋转装置和支架。

图3是根据本发明的锥形束ct系统的传感器、平移装置以及位置检测机构的组装立体图。

图4是图3的分解立体图。

图5是图3的从另一角度观察的立体图。

图6是图5的分解立体图。

图7是根据本发明的锥形束ct系统的拍摄原理图。

其中，附图标记说明如下：

1射源5321第一光孔

2传感器54传感器承载机构

3连接臂541固定板

31第一端5411边框

32第二端5412开口

4旋转装置g容纳槽

41转轴542连接块

l1轴线5421第二光孔

42旋转电机543连接轴

5平移装置544螺柱

51连接架55滑动副

511基座551导块

5111凹槽552直线滑轨

512支架r凹部

5121立板a1第一弧形部分

5122平板p凸部

52动力机构a2第二弧形部分

521输出轴6位置检测机构

53传动机构61a第一光电开关

531丝杠61b第二光电开关

5311收容槽62光电开关检测板

l2轴线7支架

532驱动螺母8承载座

具体实施方式

附图示出本发明的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本发明的示例，本发明可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本发明。

此外，诸如上、下、左、右、前和后等用于说明本实施例中各构件的操作和构造的指示方向的表述不是绝对的而是相对的，且尽管当各构件处于图中所示的位置时这些指示是恰当的，但是当这些位置改变时，这些方向应有不同的解释，以对应所述改变。

图1是根据本发明的锥形束ct系统的一立体图。图2是图1的从另一角度观察的立体图。

锥形束ct系统包括射源1、传感器2、连接臂3、旋转装置4以及平移装置5。锥形束ct系统还可包括位置检测机构6、支架7以及承载座8。射源1沿z轴方向不能平移。在本文中，z轴方向为竖直方向。

传感器2与射源1间隔并沿与z轴方向相交的方向与射源1相对。

连接臂3具有第一端31和第二端32，第一端31靠近射源1而第二端32靠近传感器2。

旋转装置4包括转轴41和旋转电机42。转轴41的一端固定连接于连接臂3的第一端31和第二端32之间的位置(例如可选居中位置)而转轴41的另一端连接于旋转电机42，旋转电机42驱动转轴41围绕自身的与z轴方向平行的轴线l1旋转、继而转轴41带动连接臂3以及连接臂3上的射源1的传感器2一起围绕轴线l1旋转。旋转电机42的具体形式不受限制，可以采用将围绕轴线l1的旋转直接传递给转轴41的方式，也可以将围绕与轴线l1相交的另一轴线(未示出)的旋转通过将两个相交伞齿轮变换到转轴41围绕轴线l1旋转。

平移装置5与射源1相对并间隔开，平移装置5的沿z轴方向的一端固定连接于连接臂3的第二端32，传感器2连接于平移装置5且能在平移装置5的驱动下相对于连接臂3沿z轴方向往复运动以使传感器2在上下极限位置感测的两个成像区域重叠(同时参照图7)。

图3是根据本发明的锥形束ct系统的传感器、平移装置以及位置检测机构的组装立体图。图4是图3的分解立体图。图5是图3的从另一角度观察的立体图。图6是图5的分解立体图。

平移装置5包括连接架51、动力机构52以及传动机构53。平移装置5还可包括传感器承载机构54。平移装置5还可包括用于沿z轴方向直线滑动的滑动副55。

连接架51沿z轴方向的一端固定连接于连接臂3的第二端32。

连接架51包括基座511以及支架512。

基座511设置于连接臂3的第二端32的下方并固定于连接臂3的第二端32。在图中所示的实施例中，基座511设置凹槽5111。

支架512位于基座511的下方且沿z轴方向的上端固定于基座511，动力机构52安装于支架512。在图中所示的实施例中，支架512的沿z轴方向的上端插入凹槽5111并固定于基座511，由此使得支架512的沿z轴方向的上端在两侧面上受到限位，从而保证安装精度。支架512的沿z轴方向的上端可以通过螺钉固定于基座511，以便于拆装。支架512包括连接在一起的呈l型的立板5121和平板5122，立板5121位于基座511的下方且沿z轴方向的上端固定于基座511，动力机构52在两侧上分别安装于立板5121和平板5122，由此增加结构刚性、提高动力机构52输出的稳定性。

动力机构52提供驱动力，设置于连接架51。动力机构52可为电机，当然不限于此，动力机构52可为液压装置、气动装置等。

动力机构52包括沿z轴方向延伸的并能围绕与z轴方向平行的轴线l2旋转的输出轴521。

传动机构53连接于动力机构52并能实现沿z轴方向的往复运动，传感器2固定连接于传动机构53以在传动机构53的带动下沿z轴方向往复运动。传动机构53可为丝杠螺母传动机构。当然不限于此，传动机构53的具体类型可以与动力机构52的具体类型匹配，例如，当动力机构52为液压装置或气动装置时，传动机构53可以为直线运动的杆件。但是优选采用丝杠螺母传动机构，因为丝杠螺母传动机构的平移的精度高。

传动机构53包括丝杠531以及驱动螺母532。丝杠531沿z轴方向延伸，丝杠531的沿z轴方向的上端与动力机构52的输出轴521固定连接。驱动螺母532套设在丝杠531上并与丝杠531一起实现围绕轴线l2的旋转与沿z轴方向的平移转换，传感器2固定连接于驱动螺母532以在驱动螺母532的带动下沿z轴方向往复运动。丝杠531的沿z轴方向的上端与动力机构52的输出轴521直接固定连接。直接固定连接的好处是能省略联轴器结构，从而简化了结构，提高了传动精度。具体地，丝杠531的沿z轴方向的上端设有沿z轴方向向下延伸的收容槽5311，动力机构52的输出轴521收容并固定于收容槽5311。采用收容槽5311，能进一步增加连接强度和传动的可靠性。

传感器承载机构54承载传感器2并固定连接于传动机构53。传感器承载机构54包括固定板541、连接块542以及连接轴543。传感器承载机构54还可包括螺柱544。

固定板541将传感器2固定于固定板541。固定板541具有边框5411和由边框5411围成的开口5412，采用边框5411和开口5412的结构，能够在保证传感器2固定的同时节省材料，降低锥形束ct系统的重量。开口5412优选采用矩形，从而有利于通过矩形的沿z轴方向的上下边缘基于图像处理需要来确定前述两个成像区域重叠。

传感器2的感应射源1发出的射线的部分经由开口5412露出。优选地，传感器2的经由开口5412露出的部分全部用于感应射源1发出的射线和成像。固定板541可设置有容纳槽g。如图所示，传感器2呈板状。

连接块542置于固定板541和传动机构53之间。

连接轴543穿设传动机构53(具体地为驱动螺母532，驱动螺母532设有第一光孔5321)和连接块542(连接块542设有第二光孔5421)并将传动机构53、连接块542以及固定板541固定连接在一起。

螺柱544将传感器2固定连接于固定板541。螺柱544的数量和材质可以依据实际需要来确定。

直线滑动副55设置在传感器承载机构54和连接架51之间，以使传感器承载机构54滑动连接于连接架51(具体地为支架512，更具体地为支架512的立板5121)。滑动副55包括导块551以及直线滑轨552。导块551固定设置于连接架51(具体地为支架512，更具体地为支架512的立板5121)。直线滑轨552固定设置于传感器承载机构54，并与导块551在z轴方向滑动配合。在图所示的实施例中，直线滑轨552穿过导块551内部。在图所示的实施例中，导块551和直线滑轨552可形成有彼此滑动配合的两对凹部r和凸部p。两对凹部r和凸部p能保证安装精度和防呆、保证z轴方向平移的平稳性。进一步地，凹部r的横截面具有第一弧形部分a1，凸部p的横截面具有第二弧形部分a2。第一弧形部分a1和第二弧形部分a2除了能保证安装精度和防呆外，能更好地在直线滑轨552受外扭力时直线滑轨552围绕z轴方向进行旋转而不会遭到破坏。优选地，凹部r的第一弧形部分a1为半圆弧，凸部p的第二弧形部分a2为半圆弧。凸部p设置于导块551而凹部r设置于直线滑轨552，反之亦然。在图所示的实施例中，直线滑轨552的一部分收容并固定于容纳槽g内，容纳槽g的设置可以使得直线滑轨552在两侧面上进行定位，保证安装精度。

位置检测机构6与动力机构52通信，设置成检测传感器承载机构54携带的传感器2相对连接架51(具体地为支架512，更具体地为支架512的立板5121)沿z轴方向往复移动的位置。

位置检测机构6包括第一光电开关61a和第二光电开关61b以及光电开关检测板62。

第一光电开关61a和第二光电开关61b沿z轴方向定位在连接架51(具体地为支架512，更具体地为支架512的立板5121)的上端和下端；光电开关检测板62固定定于传感器承载机构54(具体地为传感器承载机构54的固定板541)上，以在携带传感器2的传感器承载机构54在传动机构53(具体地为传动机构53的驱动螺母532)的带动下沿z轴方向上下运动时经过第一光电开关61a和第二光电开关61b以确定传感器2沿z轴方向的上极限位置和下极限位置。

支架7使旋转装置4的旋转电机42安装于其上。

承载座8的z轴方向的上端连接于连接臂3的第一端31，承载座8设置成沿z轴方向不能平移，射源1安装在承载座4上。当然，承载座8基于对射源1相对传感器2的角度可以进行微调，例如通过设置独立的转动机构驱动承载座8旋转，但是一旦射源1相对传感器2的角度确定，承载座8就不再旋转。

图7是根据本发明的锥形束ct系统的拍摄原理图。

结合图1至图6，在本发明的锥形束ct系统工作时，支撑患者的装置(未示出)固定不动，采用电机形式的动力机构52驱动丝杠531旋转，丝杠531带动驱动螺母532和固定板541运行至下极限位置(光电开关检测板62被位置检测机构6的第二光电开关61b检测到，光电开关检测板62与动力机构52通信，动力机构52停止操作)，旋转电机42带动射源1、转轴41、连接臂3和平移装置5旋转一周，拍摄患者的下半部分图像；接着采用电机形式的动力机构42驱动丝杠531旋转，丝杠531带动驱动螺母532和固定板541沿z轴方向向上运行至上极限位置(光电开关检测板62被位置检测机构6的第一光电开关61a检测到，光电开关检测板62与动力机构52通信，动力机构52停止操作)，接着旋转电机42带动射源1、转轴41、连接臂3和平移装置5旋转一周，从而拍摄患者的上半部分图像；最后将上下两半部分的图像拼接起来得到完整的大视野图像。由此可见，传感器2沿z轴方向上下运动而患者固定不动，以实现传感器2与患者间的相对运动。如图7所示，在无图像拼接时，患者成像区域受限于传感器2的尺寸，在图中为角α所在区域为视野成像区域；有图像拼接时，传感器2相对于患者可沿z轴方向上下移动，以增大视野成像区域，图中的角β为有图像拼接功能的成像区域。图中的阴影部分为传感器2在移动到上下两个极限位置拍摄时的重叠部分，以便图像处理时特征的识别。

在根据本发明的锥形束ct系统中，射源1沿z轴方向不能平移、连接有传感器2的平移装置5能够相对射源1沿z轴方向平移，从而相比射线源和探测器整体沿z轴方向移动的已知技术而言，沿z轴方向移动的部件和重量减少，平移装置5驱动沿z轴方向移动的动力(即动力机构52提供的动力)大为降低，传感器2沿z轴方向移动的控制变得更容易、传感器2沿z轴方向移动的精度和稳定性更容易控制，传感器2沿z轴方向移动对拍摄图像的拼接区域影响降低，从而提高了完整的大视野图像的质量。此外，相比射线源和探测器整体沿z轴方向移动的已知技术而言，平移装置5的动力机构52和传动机构53所占用的体积也大为减小。

本发明的锥形束ct系统可以不仅适用于人，也可适用于动物，即适用于任何生物体。本发明的锥形束ct系统可以用于空腔正畸，也可以用于生物体的其它部位的ct成像。

上面详细的说明描述多个示范性实施例，但本文不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。