用于医学成像设施的支架和医学成像设施的制作方法

本技术涉及一种用于医学成像设施的用于将成像部件定位在目标位置中的支架以及一种医学成像设施。

背景技术：

1、在医学成像中，尤其在经典射线照相中，检测感兴趣的检查区域、例如检查对象的胸部的医学图像数据。为此，检查区域设置在发出x射线辐射的x射线源与用于x射线辐射的典型平坦构成的探测器之间，并且被x射线辐射遍布。x射线辐射被检查区域的组织衰减并且由x射线探测器检测。得出的x射线衰减型廓对应于感兴趣的检查区域在发出的x射线辐射的方向上的二维x射线投影。不同的组织类型或解剖学结构的特征在于个体化的x射线衰减性能，从而以不同的亮度呈现，或者如在数字探测器中可行的那样以不同的颜色编码呈现。

2、检查对象在x射线源与x射线探测器之间的设置能够站立地、平躺地、坐姿地或以其他方式进行。已知不同类型构成的射线照相设备，其中x射线探测器例如设置在检查床中或下方，并且x射线辐射器设置在检查床上方，或者反之。其他射线照相设备具有悬挂至地板的和/或悬挂至天花板的支架，在所述支架的端部处分别设有固持件，以便承载成像部件、特别是x射线辐射器和x射线探测器。悬挂至天花板的支架能够经由天花板安装的轨道系统以在检查环境中可二维(x轴和y轴)调节的方式设置。因此，支架可以构成为固定安装的，但是也可以构成为移动式的，那么包括可自由调节的、例如可行进的平台。为了在第三维度(z轴)上调整部件位置，支架可以包括例如构成为伸缩式的、具有多个可相对于彼此调节的伸缩部段的支架单元。支架单元可以构成为在0cm至200cm的范围中调节成像部件。用于成像部件的定位的另外的自由度、如围绕z轴和/或x轴的旋转是可能的。借此可以特别灵活地设定成像部件的任意的例如与患者位置、检查对象的解剖学状况和/或所基于的医学问题相匹配的位置。

3、为了无伪影的图像生成以及在检查环境中的无干扰的和顺利的工作流程，所描述的伸缩式支架部分在变形/刚性、振动性能、结构空间和成本方面经受限定的要求。

4、典型地通过伸缩部段的横截面的增大或通过用于伸缩部段的由钢或铝构成的挤压型材的材料增强来实现更高的刚性。由此抵抗由运动引起的(长期)变形，从而抵抗在成像部件的实际位置与目标位置之间的位置偏差。

5、与此相对地，存在普遍的结构空间限制和成本压力。通过更刚性的设计会增加系统重量和材料成本。驱动单元的尺寸设计必须考虑到这一点。仍然应该保持确保舒适的手动调节运动。

6、典型使用的由铝或钢构成的结构通常表现出相当差的振动阻尼性能，即材料的特征是小的阻尼。支架在用于定位成像部件的运动中长时间振动，这减慢工作流程并促进长期变形。

技术实现思路

1、迄今的支架的设计试图在因素刚性、重量、振动性能、构造尺寸和成本之间找到尽可能好的折衷方案，而本实用新型的目的是提供一种替选的机构，所述机构允许实现针对所有提及的因素的最优效果。本实用新型的另一目的是，提供一种用于成像部件的支架，所述支架在成本优化下实现长期的定位精度、改进的振动阻尼以及减小的重量和减小的尺寸。

2、该目的通过根据本实用新型的用于医学成像设施的用于定位成像部件的支架以及一种对应的医学成像设施来实现。优选的和/或替选的、有利的设计变型方案是下面的描述的主题。

3、在第一方面中，本实用新型涉及一种用于医学成像设施的用于将成像部件定位在目标位置中的支架，所述支架包括：

4、-支架单元，

5、-紧固单元，以及

6、-保持单元，

7、其中，

8、-紧固单元构成为将支架单元附接在底座处，

9、-支架单元包括构成为空心型材的至少一个支架区段，

10、-保持单元构成为将成像部件保持在至少一个支架区段上，

11、其特征在于，

12、支架区段的空心型材由具有第一弹性模量的第一材料构成，并且空心型材的至少一个子面借助由具有第二弹性模量的第二材料构成的层覆盖，其中第二弹性模量大于第一弹性模量。

13、根据本实用新型的支架非常普遍地用于将成像部件定位在目标位置中。成像部件设置在支架上，并且可以借助于支架调节。目标位置可以在此对应于一个或多个静止位置，在所述静止位置中，成像部件不运行或不需要和/或设置在检查对象和/或操作人员的运动半径之外以避免碰撞。替选地，目标位置可以包括一个或多个如下位置，在所述位置中，应借助于成像部件进行成像。目标位置可以是用于成像部件的预先规定的、在根据本实用新型的医学成像设施投入使用之前或期间可编程或可手动预设的位置。所述位置在此与根据本实用新型的医学成像设施的检查环境相关或与其中定义的优选笛卡尔坐标系相关。

14、本实用新型的意义上的检查对象通常是人或患者。原则上，检查对象也可以是动物。

15、在本实用新型的实施方案中，医学成像部件构成为x束线源/x射线源或x束线探测器/x射线探测器如其本身已知的那样。在替选的实施方案中，医学成像部件可以构成为例如光学相机或热成像相机，其通常可以用于监控检查对象的生理学参数。医学成像部件的另外的构成方案同样是可设想的。医学成像部件构成为，使得其有助于对检查对象的感兴趣的检查区域的图像检测。

16、根据本实用新型的支架包括支架单元、紧固单元和保持单元。

17、保持单元构成为将成像部件保持在至少一个支架区段上。换言之，保持单元引起医学成像部件附接在支架处、更准确地说附接在支架区段处。为了所述目的，保持单元不仅可以与支架区段固定地连接，而且也可以与成像部件固定地连接。例如，连接元件能够以可拆卸的或不可拆卸的旋拧装置、螺栓、插接或锁紧连接件的形式构成。保持单元本身可以在此例如构成为保持臂或承载件。在另外的实施方案中，保持单元可以与支架区段整体式或一件式构成。在另外的实施方案中，保持单元可以相对于支架区段可运动地紧固在其处，或者保持单元的部分构成为相对于彼此可调节。以这种方式，可以实现医学成像部件相对于支架区段、尤其相对地沿着其纵轴线的调节运动。

18、在根据本实用新型的最简单的实施方案中，支架单元包括恰好一个构成为空心型材的支架区段，另外的构件、例如壳体或挡板元件同样可以包括在支架单元中。在本实用新型的另外的实施方案中，可以设有多个，例如两个、三个或四个共同作用的支架区段。在此，支架单元通过多个支架区段构成。在此，另外的构件，例如壳体或挡板元件也可以包括在支架单元中。多个支架区段优选地构成为，使得它们可以沿着其纵轴线相对于彼此、尤其彼此交错地伸缩式地调节。与至少一个支架区段相关的所有实施方案也可以转用于多个/另外的支架区段。

19、至少一个支架区段在此具有沿着其纵轴线敞开的或封闭的空心型材。本实用新型在此不限于特定的型材形状。空心型材优选地沿着其纵轴线具有比在垂直于纵轴线的两个空间维度中更大的扩展。在具有多个支架区段的实施方案中，多个支架区段的型材形状优选是相同的，但是所述支架区段尤其在其在垂直于型材纵轴线伸展的维度中的尺寸不同。特别优选地，垂直于纵轴线，第一支架区段的外部尺寸对应于第二支架区段的内部尺寸等。如此，支架区段可以交错地设置并且形成伸缩支架单元。

20、优选地，至少一个支架区段具有在30cm与200cm之间的范围内的长度或高度。优选地，至少一个支架区段具有在8cm至30cm之间的范围内的厚度/宽度/深度或型材直径。

21、特别优选地，至少一个支架区段以其纵轴线沿着检查环境的坐标系的z轴定向。换言之，支架单元主要用于在其高度中、即在z方向上定位医学成像部件。替选的实施方案也是可能的。

22、根据本实用新型的支架的紧固单元构成为将支架单元附接在底座处。底座可以是固定的或移动式的底座，例如地板、检查环境的房间天花板、天花板安装的轨道系统或移动式平台。紧固单元在实施方案中构成为将支架单元与底座固定地连接。在另外的实施方案中，紧固单元可以构成为将支架单元以相对于底座可运动的方式附接在其处。为此，紧固单元例如可以包括线性引导系统的部分、滚动元件、滚轮元件和/或滑动元件，它们与支架单元一起相对于底座运动。对此替选地，整个紧固单元可以与支架的其余部分一起相对于底座运动。

23、根据本实用新型，支架区段的空心型材的特征在于，所述空心型材由具有第一弹性模量的第一材料构成。此外，空心型材的、更准确地说空心型材外套的至少一个子面借助由具有第二弹性模量的第二材料构成的层覆盖。第二弹性模量大于第一弹性模量。在本实用新型的优选的实施方案中，第二材料比第一材料轻。

24、弹性模量通常对应于描述在固体变形时在应力与应变之间的关系的材料特定的特征值。弹性模量越大，则材料越牢固/越刚性/越稳定。

25、因此，本实用新型基于在构造至少一个支架区段时不同材料的组合。通过使用具有不同弹性模量的两种材料，在构造支架单元时可以节省显著的构件重量，而不会损害支架单元的刚性。至少部分地设置在支架区段处的第二材料的更高强度有利地允许减少第一材料的材料量。根据本实用新型，真正的空心型材可以构成为更小或更薄壁。此外，通过合适地选择两种材料及其层厚或型材厚度可以改进支架单元的振动阻尼性能。

26、空心型材的、尤其空心型材外套的子面可以构成为二维面，但也可以构成为多维面。子面的形状遵照或遵循型材形状。子面有利地完全在支架区段的长度上延伸，以便实现最优刚性。在本实用新型的实施方案中，子面在空心型材的整个环周伸展之上延伸，即因此围绕型材纵轴线覆盖与空心型材本身相同的角度范围。在空心型材封闭的情况下，其可以是360°，但也可能更小。例如，在空心型材敞开的情况下，其例如为270°或更小。与至少一个子面相关的所有实施方案也可以转用于其他/多个子面。

27、在本实用新型的另外的实施方案中，第一材料具有在60gpa至220gpa的范围内的第一弹性模量，并且第二材料具有在300gpa至500gpa的范围内的第二弹性模量。尤其通过选择相对于第一材料具有在给出的范围内的弹性模量的第二材料来实现用于支架区段的足够的稳定性/刚性，使得可以有利地减少第一材料的量。

28、根据本实用新型的一个特别优选的实施方案，第一材料是铝或钢。这基本上对应于支架区段的至今的设计方案。其他第一材料也是可能的。第二材料优选地选择为碳纤维增强的塑料。也作为碳或碳纤维已知的第二材料是一种具有嵌入到塑料基质中的碳纤维的复合材料。基质优选地由环氧树脂构成或由热固性塑料或热塑性塑料形成。根据构成方式，碳纤维增强的塑料具有在约400gpa的范围内的弹性模量。碳纤维增强的塑料在高的稳定性或刚性的情况下有利地是轻的，进而最好地适用于根据本实用新型的使用。在本实用新型的意义上，替选的材料选择也是可能的。其他可能的材料是合适的，所述材料在特别低的密度的情况下具有高的刚性，例如包括尼龙纤维、芳纶纤维、玻璃纤维或一般天然纤维的材料。

29、根据本实用新型的优选的实施方案，第二材料的层具有对应于空心型材的子面的厚度的至少五分之一且至多三分之一的厚度。子面的厚度表示空心型材在子面内的型材厚度或壁厚度。由于与第一材料相比第二材料的更高的刚性和更好的振动阻尼，用于第二材料的材料厚度可以设计为对应地小。在本实用新型的实施方案中，第一材料至少在至少一个子面的区域中、优选地在任何地方具有在3mm至7mm的范围内的壁厚度或型材厚度或型材厚，其中第二材料具有在0.5mm至3mm的范围内的壁厚度。

30、在本实用新型的实施方案中，由第一材料形成的空心型材的厚度或壁厚度在子面与其他区域之间可以不同。在子面中，壁厚度优选地比在其余区域中更薄地构成。在另外的实施方案中，空心型材的壁厚度在各处都相同。

31、如果第二材料的层借助于粘接层与空心型材的子面连接，则本实用新型可以特别容易地实现。第二材料的层因此粘接到空心型材的子面上。对应于替选的实施方案，可以使用其他连接类型，例如螺丝、铆钉、螺栓等。对此替选地，可以将第二材料的层例如借助于热成形方法模制到空心型材上。

32、在本实用新型的实施方案中，第二材料的层安置在空心型材的外侧处。借此，空心型材的内部空间有利地保持自由，以用于朝向或远离医学成像部件铺设供电线路或数据线路。然而，在本实用新型的另外的实施方案中，在构造空间优化的意义上，第二材料的层也可以设置在空心型材的内部。在另外的实施方案中，也可以设有两个第二材料的层，一层设在外部，一层设在内部，这应进一步降低对第一材料的材料需求。

33、在本实用新型的另外的实施方案中，也可以设有多个子面，所述子面连通地或彼此分开地存在，并且所述子面分别设有第二材料的层。多个子面可以只设在外部、只设在内部、或者设在外部和内部。

34、在实施方案中，保持单元构成为沿着支架区段的纵轴线调节成像部件。在这些实施方案中，支架单元优选地通过单个支架区段构成，所述支架区段长地、特别优选地在120cm与200cm之间的范围内构成。在此，支架单元优选地从紧固单元开始向上延伸。特别优选地，这些实施方案涉及地板安装或移动式的支架。在这种情况下，医学成像部件的高度的调整在实施方案中经由保持单元相对于支架区段的调节运动来进行。在这些实施方案中，保持单元可以构成为完全地或部分地相对于支架区段调节。

35、在本实用新型的另外的实施方案中，支架单元包括沿着其纵轴线相对于彼此可伸缩式调节的多个支架区段，并且保持单元连同成像部件一起设置在与紧固单元相对置的支架区段处。在这些实施方案中，支架区段可以有利地沿着其纵轴线彼此交错地调节。这样，支架单元的长度可以在最大长度与最小长度之间变化。当支架单元占据其最大长度时，保持单元以及成像部件设置在距离紧固单元最远的支架区段处。保持单元和成像部件优选地设置在所述支架区段的与紧固单元间距最大的端部附近。在这些实施方案中，通过相对于彼此调节各个支架区段，进行成像部件的位置的设定。保持单元在此可以如开始描述的那样构成。

36、有利地，在这些实施方案中，支架单元可以占据最小长度。这引起小的碰撞或损伤危险，并且通常减少对于支架的空间需求。在这些实施方案中，支架优选地构成为悬挂至天花板的支架。

37、在支架的特别优选的实施方案中，至少一个空心型材是沿着其纵轴线封闭的六边形型材。六边形的基本形状本身引起良好的振动阻尼和稳定性。

38、在支架的另一实施方案中，至少一个空心型材是沿着其纵轴线敞开的u形型材。u形型材优选地构成为矩形或正方形，其中型材的侧部留空。换言之，u形型材优选地在90°的角度范围上延伸。空心型材构成为u形型材有利地引起相对于六边形型材的材料和结构空间节省。

39、然而，其他型材形状也是可设想的并且在本实用新型的范围内。

40、如开头已经提到的那样，本实用新型的第二方面涉及一种医学成像设施，所述医学成像设施包括根据上面的实施方式之一的根据本实用新型的用于定位成像部件的支架。根据优选的改进方案，医学成像设施以射线照相设施的形式构成。除了设置在支架处的医学成像部件外，射线照相设施也包括至少一个第二医学成像部件。医学成像设施优选地包括经由根据本实用新型的天花板支架悬挂的x束线源，所述x束线源与集成在成像设备的检查床中的x束线探测器共同作用以用于图像生成。附加地，医学成像设施同样可以包括悬挂在附加的地板安装的格栅壁设施处的另一x束线探测器。

41、在实施方案中，医学成像设施特别优选地包括开始描述的悬挂至天花板的实施方案中的根据本实用新型的支架，还包括构成底座的悬挂至天花板的轨道系统。这样，经由支架悬挂的医学成像部件的位置也可以在x方向和y方向上特别灵活地设定。

42、替选地或附加地，在实施方案中，医学成像设施可以包括移动式的实施方案中的根据本实用新型的支架，其中底座由移动式平台构成。如果除了根据本实用新型的悬挂至天花板的x束线源之外，还设有根据本实用新型构成为具有移动式底座的x束线探测器，则可以特别灵活地设定医学成像设施的位置。

43、根据本实用新型，移动式平台可以构成为用于手动的或(部分)自动的行驶运行。移动式平台可以手动地、马达驱动地或马达支持地驱动。在这个意义上，移动式平台优选地包括行驶机构、(马达)驱动单元和可选地传感的碰撞监控。