用于X射线系统的运动学连接的制作方法

本发明涉及生成x射线图像，尤其涉及用于生成x射线图像的成像支撑装置、用于生成x射线图像的x射线成像系统以及用于生成x射线图像的方法。

背景技术：

为了悬挂x射线系统的x射线源和检测器，可以使用c形弧形结构。作为示例，使用c形弧来实现围绕待被照射的对象的旋转运动，尤其是成像装置(即检测器和射线源)的轨道或成角度旋转。在介入期间可能需要旋转以获取例如来自不同投影方向的2d图像，或者可能还需要提供多个图像切片以便从多个图像进行3d重建。然而，c形弧可能体积比较大，例如在不使用时，或者它们可能比较重，因此需要机动化的移动支撑。此外，由于支撑装置的尺寸和复杂性，旋转范围可能受到限制。例如，de102014206301a1示出了c形弧保持装置。然而，已经表明，操作，尤其是控制，可能是麻烦的，且成角度旋转的所有部件的同步可能需要一些努力。在us4,964,151中示出了允许等中心移动的x射线系统的另一示例。

技术实现要素：

因此，可能需要提供一种用于介入式x射线系统的改进和有利的结构，以允许成像装置围绕所关注的对象旋转。

本发明的目的通过独立权利要求的主题解决，在从属权利要求中包含了其他实施例。

根据本发明，提供了一种用于生成x射线图像的成像支撑装置。用于生成x射线图像的成像支撑装置包括支撑结构、主支撑梁、副支撑梁和安装装置。支撑结构被构造成在第一端保持图像检测器且在第二端保持x射线源，并且在两端之间有连接线，等中心点d可设置于该连接线上。支撑结构在第一可枢转连接点a通过第一连接器连接到主支撑梁，主支撑梁在第二可枢转连接点b通过第二连接器连接到副支撑梁，且副支撑梁在第三可枢转连接点c通过第三连接器连接到安装装置。

第一可枢转连接点a、第二可枢转连接点b和第三可枢转连接点c以及等中心点d限定菱形形状。也就是说，第一可枢转连接点a与第二可枢转连接点b之间的连接线、第二可枢转连接点b与第三可枢转连接点c之间的连接线、第三可枢转连接点c与等中心点d之间的连接线以及等中心点d与第一可枢转连接点a之间的连接线形成菱形的侧或边。

因此，移动以及操作得到了易化和改善。

在一个示例中，连接点被布置在梁的端部处。尤其是，第一连接点和第二连接点可以布置在第一支撑梁的相应端部处，第二连接点和第三连接点可以布置在第二支撑梁的相应端部处。

根据一个示例，实现了支撑结构围绕等中心点d的成角度旋转的移动。尤其是，支撑结构、主支撑梁、副支撑梁、安装装置以及安装装置与等中心点d之间的连接线按照以下方式联接：连接线，即，第一可枢转连接点(a)、第二可枢转连接点(b)、第三可枢转连接点(c)和等中心点(d)，在成像支撑装置围绕等中心点d以等中心点成角度旋转的方式移动期间保持菱形形状。等中心点保持在其初始位置。

在一个示例中，第三可枢转连接点也保持在其初始位置。

在一个示例中，成像支撑装置的点a、b、c和d中的每一个的起始点和终点连接起来的线是一组平行的直线，使得成像支撑装置的方位围绕着等中心点d移动。

在两端a和c处，可以添加附加/扩展的旋转功能以产生附加的旋转。通过附加的旋转功能，可以进一步优化围绕关注区域的移动。

在位置c，可以添加附加的旋转，以能够将整个图像链水平定位。

在一个示例中，传感器装置提供移动位置跟踪和/或精确定位和/或先前位置保持的存储。

在一个示例中，主支撑梁和副支撑梁具有相同的长度。

在一个示例中，主支撑梁和副支撑梁形成或限定“1/2菱形”。

在一个示例中，在点c处可以施加马达致动。因此，将在a和b之间施加传动。

根据一个示例，第一连接器、第二连接器和第三连接器中的至少一个连接器包括传动机构。支撑结构、主支撑梁和副支撑梁围绕它们的枢转点以旋转方式机械地联接。

换句话说，至少一个联接包括传动机构。

可选地，传动机构包括在皮带、齿带、具有链轮的链条或具有滑轮的线缆形成的组中的传动单元。

在一个示例中，成角度旋转可以容易地受马达辅助，以增加使用的便利性，因此还能够实现可重复的定位和平滑的定位。

在一个示例中，支撑结构附接在第一可枢转点a，使其能够围绕在第一可枢转点a和等中心点d之间的连接线旋转。

根据本发明，还提供了一种用于生成x射线图像的x射线成像系统。该系统包括成像支撑装置。支撑结构包括检测器和x射线源。检测器和x射线源被安装到支撑结构的相对两端，使得检测器和x射线源能够绕等中心点(d)旋转地移动。成像支撑装置包括支撑结构、主支撑梁、副支撑梁和安装装置。支撑结构在第一可枢转连接点a连接到主支撑梁，且主支撑梁在第二可枢转连接点b连接到副支撑梁。副支撑梁在第三可枢转连接点c连接到安装装置，且支撑结构能够绕等中心点d旋转。

在一个示例中，可以在使用和存储过程针对固定和移动的系统实现图像链组件的最佳存储位置，以产生最大的自由空间和最小的体积要求。

根据一个示例，安装装置被附接到活动基座。

根据一个示例，安装装置被附接到固定基座。

在一个示例中，安装装置被附接到天花板。该安装装置也可以被附接到地板或墙壁结构。

根据一个示例，第三连接器能够沿圆形路径移动地支撑在安装装置处。

在一个示例中，圆形路径具有与等中心点对准的虚拟中心。

提供运动以使可枢转连接点(c)沿圆形路径平移，例如进一步扩大成角度范围。

根据一个示例，安装装置被附接到附加的c形悬架。

c形悬架允许成角度范围扩展到360°。

根据本发明，还提供了一种用于生成x射线图像的方法。该方法包括以下步骤：

a)在第一步中，将待被照射的对象布置在成像系统的等中心点d，该成像系统包括具有检测器和x射线源的成像支撑装置。支撑结构能够绕等中心点d旋转，且成像支撑装置包括支撑结构、主支撑梁、副支撑梁和安装装置。

支撑结构在第一可枢转连接点a连接到主支撑梁，且主支撑梁在第二可枢转连接点b连接到副支撑梁。

副支撑梁在第三可枢转连接点c连接到安装装置。

b)在第二步中，成像支撑装置围绕等中心点d以等中心点成角度旋转的方式移动，其中支撑结构、主支撑梁、副支撑梁、安装装置以及在安装装置和等中心点之间的连接线按照下述方式联接：确保连接线保持平行四边形形状，且等中心点和第三可枢转连接点保持在其初始位置。

c)在第三步中，沿移动路径在不同的位置处生成待被照射的对象的x射线图像。

根据一个示例，该方法在步骤b)中，移动包括枢转点c沿着圆形路径的移动。因此可以进一步扩大成角度范围。

根据一个方面，本发明提供了一种用于介入式x射线成像系统的改进构造。作为一个优点，提供了围绕等中心点的成角度旋转的简化控制。支撑梁按照以下方式联接：围绕待被照射的对象以平行四边形引导的方式引导检测器和接收器。图像链中的传动机构提供了容易的传动。因此，在操作期间提供了同步，并减少了确保所有部件的正确角度的工作。因此，操作变得便利。

臂的联接的旋转移动替代了等中心点与基座的联接件之间的物理连接。

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得明显并得以阐明。

附图说明

下面将参考以下附图描述本发明的示例性实施例：

图1示出了用于生成x射线图像的成像支撑装置；

图2示出了成像支撑装置的移动的示意图；

图3a示出了附接到活动基座的安装装置；

图3b示出了附接到固定基座的安装装置；

图3c示出了附接到固定基座的安装装置；

图4示出了具有附加的c形悬架的成像支撑装置；和

图5示出了用于生成x射线图像的方法的示例。

具体实施方式

图1示出了用于生成x射线图像的成像支撑装置10。用于产生x射线图像的成像支撑装置10包括支撑结构12、主支撑梁14、副支撑梁16、安装装置18，其中支撑结构14被构造成在第一端保持图像检测器22且在第二端保持x射线源24，并且在两端之间有连接线，等中心点d可设置于该连接线上。支撑结构12在第一可枢转连接点a通过第一连接器13连接到主支撑梁14，主支撑梁14在第二可枢转连接点b通过第二连接器15连接到副支撑梁16，且副支撑梁16在第三可枢转连接点c通过第三连接器17连接到安装装置18。第一、第二和第三可枢转连接点(a，b，c)和等中心点d限定(即形成)菱形形状。

检测器也可以称为接收器。

图2示出了成像支撑装置10绕等中心点d的移动。支撑结构12在第一可枢转连接点a通过第一连接器13附接到主支撑梁14，主支撑梁14在第二可枢转连接点b通过第二连接器15附接到副支撑梁16，且副支撑梁16在第三可枢转连接点c通过第三连接器17附接到安装装置。在围绕等中心点(d)移动期间虚拟的平行四边形保持平行的形状。在未示出的一示例中，点a、b和c中的至少一个联接是马达驱动的，且支撑结构、主支撑梁和副支撑梁围绕它们的枢转点以旋转的方式机械地联接。

在未示出的另一示例中，在点c处也可以施加马达驱动，利用该第二马达可以产生竖直高度位置，并且还产生针对移动手术系统的有利的存储位置或有利的合适运输位置。

在未示出的一示例中，支撑结构、支撑梁、马达、旋转点、传动装置和制动机构是传统部件。

根据未示出的一示例，第一连接器13可绕由第一可枢转点(a)和等中心点(d)之间的连接线限定的旋转轴线旋转。

在一个示例中，该装置包括4个旋转点，其中，等中心点d也可以称为虚拟点d。

根据未示出的另一示例，x射线源和检测器以及与支撑结构连接的其他部件所需的线缆可以集成在成像支撑结构中，这将改善整洁程度并避免在移动期间线缆缠结。

集成线缆还避免了导致产生不必要的污染的摩擦。

在一个示例中，成像支撑装置是具有高刚度的轻质结构。

在一个示例中，成像支撑装置能够实现大于180°的成角度旋转范围。

在一个示例中，由于不再需要进行平衡，因此可以优化成像支撑装置的外部尺寸和形状，使得可以设计自由优化的成像支撑结构并且不再需要传统的c形弧结构。

在一个示例中，支撑结构是c形的。

用于产生x射线图像的系统也可以被称为“图像链组件”或“图像链”。

在每个位置，连接线a-b、b-c、c-d和d-a限定平行四边形。

图3a示出了具有附接到活动基座200的安装装置的实施例。

图3b示出了具有附接到固定基座202的安装装置的实施例。固定基座202可以附接到地板(未示出)。

图3c示出了具有附接到固定基座204的安装装置的实施例。固定基座204可以附接到天花板(未示出)。

图4示出了具有附加的c形悬架20的成像支撑装置10。包括检测器22和x射线源24的支撑结构12在第一可枢转连接点a通过第一连接器13附接到主支撑梁14。主支撑梁14在第二可枢转连接点b通过第二连接器15附接到副支撑梁16，副支撑梁16在第三可枢转连接点c通过第三连接器附接到附加的c形悬架20。c形悬架的长度可以选择，并限定整个成角度/滚动范围，且将进一步扩展1/2菱形的范围。利用该附加的c形悬架20，可将角度范围扩大到270°或者甚至到360°。

在未示出的一示例中，当传动比为1：1时，在点c处致动意味着点b将以相同的角度旋转来旋转。

在一个示例中，其他传动比也是可能的。

图5示出了用于生成x射线图像的方法100，包括以下步骤：

a)将待被照射的对象布置102在成像系统50的等中心点d

b)围绕等中心点d以等中心点成角度的方式移动104成像支撑装置10；和

c)沿移动路径在不同的位置处生成106待被照射的对象的x射线图像。

在本发明的另一示例性实施例中，提供了一种计算机程序或计算机程序单元，其特征是适于在适当的系统上执行根据前述实施例之一所述的方法的方法步骤。

因此，计算机程序单元可以存储在计算机单元上，该计算机单元也可以是本发明的实施例的一部分。该计算单元可以适于执行或引起执行上述方法的步骤。而且，它可以适于操作上述设备的部件。计算单元可以适于自动地操作和/或执行用户的命令。可以将计算机程序加载到数据处理器的工作存储器中。因此可以装备数据处理器以执行本发明的方法。

本发明的该示例性实施例涵盖了从一开始就使用本发明的计算机程序和通过更新将现有程序转变为使用本发明的程序的计算机程序两者。

此外，计算机程序单元能够提供实现如上所述的方法的示例性实施例的操作的所有必要步骤。

根据本发明的另一示例性实施例，提出了一种计算机可读介质，例如cd-rom，其中该计算机可读介质具有存储在其上的计算机程序单元，该计算机程序单元是前面部分所描述的。计算机程序可以存储和/或分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起提供或作为其一部分提供的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式分布，例如通过因特网或其他有线或无线电信系统。

然而，计算机程序也可以通过类似万维网的网络来呈现，并且可以从这样的网络下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种用于使计算机程序单元可供下载的介质，该计算机程序单元被布置为执行根据本发明的前述实施例之一所述的方法。

应注意的是，参考不同的主题描述了本发明的实施例。尤其是，参考方法类型的权利要求描述了一些实施例，然而参考设备类型的权利要求描述了其他实施例。然而，本领域技术人员将从以上和以下描述中得出，除非另行告知，除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被认为被本申请公开。但是，所有特征可以组合以提供大于这些特征的简单加和的协同效果。

尽管已经在附图和前面的描述中详细地图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应被认为是说明性或示例性的而不是限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过对附图、公开内容和从属权利要求的研究，本领域技术人员在实践要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。

在权利要求中，词语“包括”并不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。单个设备或其他单元可以实现权利要求中记载的的多项功能。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的这一事实，并不表示不能利用这些措施的组合来获益。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制范围。