CN101933813A - X射线成像设备调节装置 - Google Patents

Abstract

一种X射线成像设备调节装置，包括安装X射线源的X射线支撑架、安装探测器的探测器支撑架、带滑轨的支撑横梁、第一驱动单元和第二驱动单元，所述X射线支撑架和探测器支撑架均设在所述支撑横梁的滑轨上，所述第一驱动单元驱动所述X射线支撑架在滑轨上移动，所述第二驱动单元驱动所述探测器支撑架在滑轨上移动，还包括控制装置和带动X射线源和探测器绕旋转中心轴旋转的旋转运动产生单元，所述旋转运动产生单元与所述支撑横梁相连，所述控制装置控制所述第一驱动单元、第二驱动单元和旋转运动产生单元。上述X射线成像调节装置，通过采用单个探测器，调节三个距离实现了集全景扫描、CT扫描及头颅扫描一体的扫描成像，操作简单，且节约成本。

Description

X射线成像设备调节装置

【技术领域】

本发明涉及成像设备领域，特别涉及一种X射线成像设备调节装置。

【背景技术】

随着我国人口增加和老龄化，口腔疾病的发病趋势发生改变，龋疾患病率的上升和高的牙周疾病患病率，使传统的口腔保健***及资源不能满足人们对口腔保健和治理的需求。现代医学影像设备的发展对于口腔疾病诊治提供了有力的工具。然而，国内普通医院进行口腔检查常采用X射线平片、曲面全景摄影等方法。虽然上述方法能够满足部分疾病的诊治，但疾病影像诊断的可靠性，一直受到图像重叠、变形、分辨率低等因素的影响。对于大多数临床口腔医师而言，获取高分辨率的三维立体结构图像的摄影成像设备变得尤为重要；而针对不同的病人与诊断目的灵活选用不同的成像方法亦很重要。

X射线成像技术是射线探测技术、计算机技术和计算物理相结合的一门高新技术，其成像原理为利用人体各种组织(包括正常和异常组织)对X射线的衰减不同这一特性，由X射线探测器接收X射线通过人体后的射线强度并将其数字化，从而反映不同的组织结构。全景、头颅、CT扫描均为X射线成像的不同模式，通过不同的几何结构与机械扫描***实现。X射线球管和探测器分别安装在被扫描组织的两侧，方向相对。当球管产生的X射线穿过被扫描组织，透过组织的剩余射线为探测器所接收。探测器对X射线高度敏感，它将接收到的X射线先变成模拟信号，再变换为数字信号，输入计算机的中央处理***，经过相对应的重建算法重现二维或三维的原始图像，再经显示设备显示出来。

传统的成像技术为了实现全景扫描、CT扫描或头颅扫描，需要采用专用全景检测器、专用CT检测器或头部检测器，各个检测器的安装位置按照预先设定的放大率固定，放大率的设定不能根据实时的具体情况进行相应变化。靠手动安装相应的检测器完成各种扫描模式的转换，多个检测器的应用增加了设备成本，手动进行各检测器的安装实现各种模式的转换，使操作过程变得繁琐，增加操作者工作量以及各检测器的损坏等各种不确定因素。X射线探测器固定，要实现大视野比较困难或者增加较大成本。在头颅扫描模式中，光机要偏转一定的角度才能完成，增加了机构的复杂度和使用者的操作步骤。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种实现集全景扫描、CT扫描及头颅扫描一体，操作简单的X射线成像设备调节装置。

一种X射线成像设备调节装置，包括安装X射线源的X射线支撑架、第一伸缩单元和第一驱动单元，所述X射线支撑架套接于所述第一伸缩单元内，所述第一驱动单元驱动所述X射线支撑架沿所述第一伸缩单元的轴向移动，还包括安装探测器的探测器支撑架、第二伸缩单元和第二驱动单元，所述探测器支撑架套接于所述第二伸缩单元内，所述第二驱动单元驱动所述探测器支撑架沿所述第二伸缩单元的轴向移动，还包括带动X射线源和探测器绕旋转中心轴旋转的旋转运动产生单元和控制装置，所述旋转运动产生单元套接于所述第一、第二伸缩单元，所述控制装置控制所述第一驱动单元、第二驱动单元和旋转运动产生单元，所述第一驱动单元还驱动所述第一伸缩单元沿所述旋转运动产生单元的轴向移动，所述第二驱动单元还驱动所述第二伸缩单元沿所述旋转运动产生单元的轴向移动。

优选地，该调节装置还包括二维平面运动产生装置，所述二维平面运动产生装置受控于所述控制装置，所述二维平面运动产生装置驱动所述旋转运动产生单元沿第一伸缩单元或第二伸缩单元的轴向移动。

优选地，所述探测器支撑架上设有与所述探测器支撑架的轴线垂直的横向滑槽，所述探测器设置在所述水平滑槽内且可在所述水平滑槽内水平滑动。

优选地，所述探测器支撑架上还设有水平移动产生装置，驱动所述探测器在横向滑槽内水平移动，且所述水平移动产生装置受控于所述控制装置。

优选地，所述探测器支撑架上还设有驱动探测器在所述水平滑槽所在平面内旋转预定角度的旋转部件，所述旋转部件受控于所述控制装置。

一种X射线成像设备调节装置，包括安装X射线源的X射线支撑架、安装探测器的探测器支撑架、带滑轨的支撑横梁、第一驱动单元和第二驱动单元，所述X射线支撑架和探测器支撑架均设在所述支撑横梁的滑轨上，所述第一驱动单元驱动所述X射线支撑架在滑轨上移动，所述第二驱动单元驱动所述探测器支撑架在滑轨上移动，还包括控制装置和带动X射线源和探测器绕旋转中心轴旋转的旋转运动产生单元，所述旋转运动产生单元与所述支撑横梁相连，所述控制装置控制所述第一驱动单元、第二驱动单元和旋转运动产生单元。

优选地，该调节装置还包括二维平面运动产生装置，所述二维平面运动产生装置受控于所述控制装置，所述二维平面运动产生装置驱动所述旋转运动产生单元沿所述支撑横梁的水平中心线方向移动。

优选地，所述探测器支撑架上设有与所述探测器支撑架的轴线垂直的水平滑槽，所述探测器设置在所述水平滑槽内且可在所述水平滑槽内水平滑动。

优选地，所述探测器支撑架上还设有水平移动产生装置，驱动所述探测器在水平滑槽内水平移动，且所述水平移动产生装置受控于所述控制装置。

优选地，所述探测器支撑架上还设有驱动探测器在所述水平滑槽所在平面内旋转预定角度的旋转部件，所述旋转部件受控于所述控制装置。

上述X射线成像调节装置，通过控制装置控制第一驱动单元和第二驱动单元分别驱动X射线支撑架和探测器支撑架移动，第一伸缩单元和第二伸缩单元的移动，可任意调节X射线源到X射线源和探测器的旋转中心的距离(SOD)，探测器到X射线源和探测器的旋转中心的距离(ODD)，X射线源和探测器之间的距离(SDD)，通过调节该三个距离，可使X射线源、探测器和被检测的患者之间的距离能够自由调节，从而实现单个探测器能够实现全景扫描、CT扫描及头颅扫描三种功能扫描模式，通过采用单个探测器，调节三个距离实现了集全景扫描、CT扫描及头颅扫描一体的扫描成像，不需要根据不同的扫描模式更换不同的探测器，操作简单，且节约成本。

【附图说明】

图1为X射线成像装置的原理示意图；

图2为一个实施例中X射线成像装置的原理框图结构示意图；

图3为一个实施例中X射线成像装置的扩大视野的结构示意图；

图4为一个实施例中X射线成像装置的立体结构示意图；

图5为一个实施例中全景扫描模式扫描牙弓的示意图；

图6为一个实施例中头颅扫描模式示意图；

图7为另一个实施例中X射线成像装置的立体结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图及具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的描述。

在一个实施例中，如图1和图2所示，一种X射线成像设备调节装置，包括相连的安装X射线源的X射线支撑架100和第一伸缩单元200，驱动X射线支撑架100沿第一伸缩单元200的轴向移动的第一驱动单元300、相连的安装探测器的探测器支撑架400和第二伸缩单元500，驱动探测器支撑架400沿第二伸缩单元500的轴向移动的第二驱动单元600，还包括带动X射线源和探测器旋转的旋转运动产生单元700和控制装置800，旋转运动产生单元700分别套接于所述第一伸缩单元200、第二伸缩单元500上，第一驱动单元300还可驱动第一伸缩单元200沿旋转运动产生单元700的轴向移动，第二驱动单元600还驱动第二伸缩单元500沿旋转运动产生单元700的轴向移动，控制装置800控制第一驱动单元300、第二驱动单元600和旋转运动产生单元700。控制装置800根据设定的移动距离、速度等参数控制第一驱动单元300、第二驱动单元600和旋转运动产生单元700进行驱动操作。其中，X射线采用锥束形照射；探测器用于检测X射线源发射的X射线；旋转运动产生单元700的旋转中心轴为X射线源和探测器的旋转中心；整个装置呈C形臂状。

上述X射线成像调节装置，通过控制装置800控制第一驱动单元300和第二驱动单元600分别驱动X射线支撑架100和探测器支撑架400移动，也可驱动第一伸缩单元200和第二伸缩单元500移动，可任意调节X射线源到旋转中心的距离(SOD)，探测器到旋转中心的距离(ODD)，X射线源和探测器之间的距离(SDD)。当对患者扫描时，患者位于X射线源和探测器之间，通过调节上述的三个距离，可使X射线源、探测器和被检测的患者之间的距离能够自由调节，从而实现单个探测器能够实现全景扫描、CT扫描及头颅扫描三种功能扫描模式，实现成像放大率的调节，得到各个扫描模式以及各个扫描模式下不同扫描部位的最佳实时放大率。通过采用单个探测器，调节三个距离实现了集全景扫描、CT扫描及头颅扫描一体的扫描成像，不需要根据不同的扫描模式更换不同的探测器，操作简单，且节约成本。采用二级伸缩调节的方式，调节更加灵活多样，满足距离调节的需求。另外，X射线采用锥束形照射，能达到只在需要X射线照射的部分进行照射，最大可能减小X射线对被检测体的辐射。

在一个实施例中，参照图1和图2所示，上述X射线成像设备调节装置，还包括二维平面运动产生装置900。二维平面运动产生装置900分别与旋转运动产生单元700、控制装置800相连，且二维平面运动产生装置900受控制装置800控制并驱动旋转运动产生单元700在其所在二维平面内移动。二维平面运动产生装置900驱动旋转运动产生单元700的旋转中心在二维平面内运动，即在ζ、η面做近似牙弓形状的轨迹运动。此时，旋转运动产生单元700一边沿着第一伸缩单元200或第二伸缩单元500轴线方向移动，同时带动X射线源和探测器绕着旋转中心旋转。另外，X射线源和探测器可在旋转运动产生单元700的带动下绕旋转中心轴位置不变的圆轨迹扫描。

在一个实施例中，如图2和图3所示，探测器支撑架400上设有与探测器支撑架400的竖直轴线垂直的水平滑槽或水平滑轨，探测器设置在该水平滑槽内或水平滑轨上，且可在该水平滑槽内水平滑动或水平滑轨上水平滑动。可通过手动或自动的方式使探测器发生水平滑动。本实施例中，探测器支撑架400上设有水平移动产生装置410，受控于控制装置800，通过水平移动产生装置410驱动探测器在该水平滑槽内或水平滑轨上水平移动，实现自动控制移动，减少人工操作的繁杂，同时提高效率。如图3所示，水平滑槽分为第一区域10和第二区域20，通过移动探测器在第一区域10进行扫描，扫描完成后，水平移动产生装置410移动探测器到第二区域20进行扫描，将两次扫描所得的图像进行运算处理可得到所需大范围的视野图像，这样最大限度的扩大成像视野范围，在有限的探测器大小条件下能达到接近于二倍探测器大小的视野效果。

在一个实施例中，如图2所示，探测器支撑架400上还设有驱动探测器在水平滑槽或水平滑轨所在平面内旋转预定角度的旋转部件420，受控于控制装置800。通过旋转部件420旋转探测器，可有效扩大视野范围。如探测器的有效探测面积为矩形，通过旋转部件420可将矩形长边方向与被测物长轴方向平行增大该方向的视野。旋转部件420驱动探测器旋转的角度可为30度、45度、60度、90度、180度等任意角度。

上述探测器的水平移动和旋转移动能够结合应用，以扩大探测器的扫描范围，实现单个探测器的最大限度的扩大扫描视野，降低成本。

另外，参照图2所示，X射线成像调节装置还包括悬臂梁，将二维平面运动产生装置900固定在该悬臂梁上，旋转运动产生单元700安装在二维平面运动产生装置900的下端，第一伸缩单元200和第二伸缩单元500分别安装于旋转运动产生单元700的两端。

下面结合CT(Computed Tomography)扫描模式、全景扫描模式和头颅扫描模式进行具体描述。

图4也为CT扫描模式示意图。在进行CT扫描时，根据扫描部位和所需恰当的放大率通过控制装置800调节第一伸缩单元200和第二伸缩单元500达到预定位置，使得放大率在1～2.5之间，并能在扫描过程中，操作者可根据需要实时的对放大率进行调整。被检测体在进行整个头部或整个牙弓的三维图像扫描时，调节被检测体的头部或牙弓的中心位置至旋转运动产生单元700的旋转中心轴上，然后根据设定的程序控制旋转运动产生单元700绕旋转中心轴旋转，在旋转过程中X射线穿过被检测体，探测器接收穿过被检测体后的X射线，根据接收到的X射线的强弱形成图像，并经过图像处理计算得到三维断层图像。另外，若被检测体需要进行头部或牙弓的局部三维图像扫描时，调节二维平面运动产生装置900，使旋转运动产生单元700的旋转中心移动到需要扫描的被检测体头部或牙弓的局部位置的正上方，再进行扫描成像计算得到三维断层图像。

如图5所示为全景扫描模式下扫描牙弓的示意图。图中，1为尖牙及切牙区，2为磨牙区，3为X射线源，4为X射线探测器。结合图2所示，进行全景扫描时，根据扫描部位和所需要的恰当的放大率通过调节第一伸缩单元200和第二伸缩单元500使其达到预定位置，使得放大率在1～2.5之间，并能在扫描过程中，操作者可根据需要实时的对放大率进行调整。根据被检测体牙弓的大小，根据设定的程序(考虑地域人群的不同特征设定为未成年人和成年人等几个标准)，使二维平面运动产生装置900在全景扫描过程中产生和被检测体牙弓形状相符的轨迹。全景扫描过程中，在二维平面运动产生装置900的驱动下，旋转运动产生单元700的旋转中心根据预定程序沿着第一伸缩单元200或第二伸缩单元500的中心线上移动，在移动的同时，旋转运动产生单元700驱动整个装置作绕旋转中心轴旋转的运动，使得X射线源和探测器的连线与牙弓曲线的切线大致垂直，在扫描牙弓两边的磨牙区时，应使X射线避开一定角度，以免使得到的扫描图像重叠影响清晰度。在旋转过程中，X射线源产生的X射线穿过被检测体，X射线探测器接收穿过被检测体的X射线根据接收到的X射线的强弱形成图像，并经过图像处理计算得到曲面断层图像。

如图6所示为头颅扫描模式示意图。结合图2所示，在进行头颅侧位的扫描时，通过控制装置控制第一驱动单元300，驱动X射线支撑架100伸出到第一伸缩单元200外和/或驱动第一伸缩单元200伸出到旋转运动产生单元700外，使得X射线源到被检测体的距离伸长到适当的位置，同样可调节X射线探测器到被检测体的距离缩短到适当位置。

在另一个实施例中，如图2和图7所示，与上述X射线成像设备调节装置不同的是，采用带滑轨的支撑横梁，X射线支撑架100和探测器支撑架400设置在滑轨上，第一驱动单元300驱动X射线支撑架100在滑轨上沿着支撑横梁的水平中心线方向移动，第二驱动单元600驱动探测器支撑架400在滑轨上沿着支撑横梁的水平中心线方向移动。旋转运动产生单元700设置在支撑横梁上。控制装置800控制第一驱动单元300、第二驱动单元600和旋转运动产生单元700。

本实施例中，如图2和图7所示，还包括二维平面运动产生装置900，受控于控制装置800，驱动旋转运动产生单元700沿着支撑横梁的水平中心线方向移动。

本实施例中，探测器支撑架400上设有与探测器支撑架400的竖直轴线垂直的水平滑槽或水平滑轨，探测器设置在该水平滑槽内或水平滑轨上，且可在该水平滑槽内水平滑动或水平滑轨上水平滑动。可通过手动或自动的方式使探测器发生水平滑动。探测器支撑架400上设有水平移动产生装置410，且水平移动产生装置410受控于控制装置800，通过水平移动产生装置410驱动探测器在该水平滑槽内或水平滑轨上水平移动，实现自动控制移动，减少人工操作的繁杂，同时提高效率。通过移动探测器在一侧进行扫描，扫描完成后，水平移动产生装置410移动探测器到另一侧进行扫描，将两次扫描所得的图像进行运算处理可得到所需大范围的视野图像，这样最大限度的扩大成像视野范围，在有限的探测器大小条件下能达到接近于二倍探测器大小的视野效果。

本实施例中，探测器支撑架400上还设有驱动探测器在水平槽或水平滑轨所在平面内旋转预定角度的旋转部件420，旋转部件420受控于控制装置800。通过旋转部件420旋转探测器，可有效扩大视野范围。如探测器的有效探测面积为矩形，通过旋转部件420可将矩形长边方向与被测物长轴方向平行增大该方向的视野。旋转部件420驱动探测器旋转的角度可为30度、45度、60度、90度、180度等任意角度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种X射线成像设备调节装置，其特征在于，包括安装X射线源的X射线支撑架、第一伸缩单元和第一驱动单元，所述X射线支撑架套接于所述第一伸缩单元内，所述第一驱动单元驱动所述X射线支撑架沿所述第一伸缩单元的轴向移动，还包括安装探测器的探测器支撑架、第二伸缩单元和第二驱动单元，所述探测器支撑架套接于所述第二伸缩单元内，所述第二驱动单元驱动所述探测器支撑架沿所述第二伸缩单元的轴向移动，还包括带动X射线源和探测器绕旋转中心轴旋转的旋转运动产生单元和控制装置，所述旋转运动产生单元套接于所述第一、第二伸缩单元，所述控制装置控制所述第一驱动单元、第二驱动单元和旋转运动产生单元，所述第一驱动单元还驱动所述第一伸缩单元沿所述旋转运动产生单元的轴向移动，所述第二驱动单元还驱动所述第二伸缩单元沿所述旋转运动产生单元的轴向移动。

2.根据权利要求1所述的X射线成像设备调节装置，其特征在于，该调节装置还包括二维平面运动产生装置，所述二维平面运动产生装置受控于所述控制装置，所述二维平面运动产生装置驱动所述旋转运动产生单元沿第一伸缩单元或第二伸缩单元的轴向移动。

3.根据权利要求1所述的X射线成像设备调节装置，其特征在于，所述探测器支撑架上设有与所述探测器支撑架的轴线垂直的横向滑槽，所述探测器设置在所述水平滑槽内且可在所述水平滑槽内水平滑动。

4.根据权利要求3所述的X射线成像设备调节装置，其特征在于，所述探测器支撑架上还设有水平移动产生装置，驱动所述探测器在横向滑槽内水平移动，且所述水平移动产生装置受控于所述控制装置。

5.根据权利要求1所述的X射线成像设备调节装置，其特征在于，所述探测器支撑架上还设有驱动探测器在所述水平滑槽所在平面内旋转预定角度的旋转部件，所述旋转部件受控于所述控制装置。

6.一种X射线成像设备调节装置，其特征在于，包括安装X射线源的X射线支撑架、安装探测器的探测器支撑架、带滑轨的支撑横梁、第一驱动单元和第二驱动单元，所述X射线支撑架和探测器支撑架均设在所述支撑横梁的滑轨上，所述第一驱动单元驱动所述X射线支撑架在滑轨上移动，所述第二驱动单元驱动所述探测器支撑架在滑轨上移动，还包括控制装置和带动X射线源和探测器绕旋转中心轴旋转的旋转运动产生单元，所述旋转运动产生单元与所述支撑横梁相连，所述控制装置控制所述第一驱动单元、第二驱动单元和旋转运动产生单元。

7.根据权利要求6所述的X射线成像设备调节装置，其特征在于，该调节装置还包括二维平面运动产生装置，所述二维平面运动产生装置受控于所述控制装置，所述二维平面运动产生装置驱动所述旋转运动产生单元沿所述支撑横梁的水平中心线方向移动。

8.根据权利要求6所述的X射线成像设备调节装置，其特征在于，所述探测器支撑架上设有与所述探测器支撑架的轴线垂直的水平滑槽，所述探测器设置在所述水平滑槽内且可在所述水平滑槽内水平滑动。

9.根据权利要求8所述的X射线成像设备调节装置，其特征在于，所述探测器支撑架上还设有水平移动产生装置，驱动所述探测器在水平滑槽内水平移动，且所述水平移动产生装置受控于所述控制装置。

10.根据权利要求6所述的X射线成像设备调节装置，其特征在于，所述探测器支撑架上还设有驱动探测器在所述水平滑槽所在平面内旋转预定角度的旋转部件，所述旋转部件受控于所述控制装置。

Images