CN102018522B - 用来灵活定位用于医疗成像的辐射源和辐射检测器的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于医疗检查的设备，该设备带有可围绕一条轴线旋转的、被设计为用于承载辐射源(7)或辐射检测器(6)之一的第一臂(1)，以及可围绕该轴线旋转的、被设计为用于承载辐射源(7)或辐射检测器(6)之一的第二臂(2)。其中第二臂(2)安装在第一臂(1)上且可相对于第一臂(1)旋转。本发明以廉价的方式允许了沿轨迹走行以拍摄图像序列。

Description

用来灵活定位用于医疗成像的辐射源和辐射检测器的设备
技术领域
本发明涉及一种用于医疗检查的设备。
背景技术
基于X射线辐射的医疗成像方法具有广泛的诊断应用领域。在此，当前和未来的应用有从不同的位置进行多次拍摄的要求。这一方面涉及图像的三维重建，即例如在计算机断层成像中实现，另一方面需要用于被检查的身体区域的完全诊断成像的图像序列。存在这些要求的一个重要的领域是血管造影。
血管造影在外科手术成像中具有日益重要的意义。除了血管造影模态的经典任务(如在静态但可灵活定位的图像拍摄***中的血管描绘)之外，3D图像重建的现代方法具有重要意义。为生成这些数据，必须在严格定义的图像拍摄***轨迹上拍摄图像序列。此技术目前已经可以在边界上与现有的模态(动态CT，螺旋CT)相转换。但重建质量仍远不如借助于现代CT设备的3D重建的质量。血管造影检查目前多重地使用C型弓架进行，而部分所述C型弓架设有用于描述轨迹的铰接的支承***。此类的适用于血管造影的C型弓架***例如在DE102007021717A1中描述。
为提高重建质量，力求一方面提高C型弓架的旋转速度而另一方面保持与先前标定的运动历程的很高的重复精度。因为在目前的设备中轴承受到向C型弓架的电缆引导或结构制约的限制，为满足此要求必须实现很高的初始加速度以及在运动结束时的很高的旋转制动加速度。仅以此方式才可实现高的结束速度。考虑到驱动技术且考虑到提供了用于维持重复精度的基础的结构构造，此最大加速度明显地受限。解决此目标冲突的出路是转化成连续旋转，其中只有在C型弓架被加速且以恒定的高速度围绕等角点旋转时才拍摄投影序列。通过加速过程和X射线图像拍摄的解耦，由于前述原因，可预期基于很均匀的运动实现很大改进的重建结果。但这样的连续旋转的转化是有问题的。由于需要传输大量的能量和信息形式这一前提条件，根据目前的技术，转化仅可通过C型弓架旋转中心的旋转轴上的滑环实现。在此，高压(大约75kV)不能以目前的滑环***传输，而必须通过承载在滑环的旋转侧上的高压变压器转化为大约3kV。
建议了用于滑环整合的改进的构思，其中根据运动设备的运动学结构为整合给出不同的良好的前提条件。来自高端领域的经典设备(例如，Siemens的Artis系列的一些产品)在此提供了为转化成改进的滑环构思的所有前提条件。图1示出了所提供的结构的介绍。
如果希望辐射器和检测器高度灵活地运动，则滑环整合遇到其极限。由于每个连续旋转的中心解耦轴的条件，滑环必须固定在串联的运动链的最后的轴(A6)。通过滑环和高压变压器在运动链的结束点上给出的附加载荷因此必须由机器人承担。但这在技术上不能以所要求的精度实现。图2表示了潜在的安装位置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在以不同的拍摄位置拍摄一系列图像方面改进的设备。
此技术问题通过根据各权利要求的设备解决。
根据本发明的设备包括可围绕一条轴线旋转的第一臂，所述第一臂设计为用于承载辐射源或辐射检测器。辐射源或辐射检测器通常安装在该轴线的端部区域内。此外，提供了可至少部分地围绕该轴线旋转的第二臂，所述第二臂也设计为用于承载辐射源或辐射检测器(通常也在臂的端部区域内)。在此，通常情况下，一个臂(例如第一臂)承载辐射器，且另一臂(例如为第二臂)承载检测器。本发明建议将第二臂安装或布置在第一臂上，使得在第一臂旋转时第二臂围绕第一臂一同旋转。此外，第二臂可相对于第一臂旋转。
为描述关于通过辐射器和检测器检查的区域的轨迹，将刚性的C型弓架分为两个臂。这两个臂可具有另外的自由度(伸缩轴，旋转铰链和翻倾铰链)，以可更好地再现轨迹。本发明不建议两个臂的独立运动。替代地，第二臂安装在第一臂上，使得第二臂执行第一臂的旋转。此外，提供了第二臂相对于第一臂的相对可运动性。对于臂的旋转，运动被近似地分解为两个不同的运动分量，即第一臂的旋转(由第二臂随同执行)和第二臂的相对运动。这是相对节约成本的构思，因为对于臂旋转提供高要求(例如，完全旋转)是相对简单的。相反，第二臂在大多数应用中须相对少地运动，因为第二臂的旋转仅描述与第一臂的相对运动。特别地，不要求第二臂完全旋转，设备也不必为此改装。也有利的是以刚性C型弓架执行的检查通过如下方式容易地可实现，即使得第二臂保持刚性且不相对于第一臂运动，而仅随同第一臂旋转。
本发明的对象的有利的构造在于，第一臂的第一端由容积主体形成。此端通常是旋转轴的端部。在此，容积主体意味着为承接设备功能所需的至少一个部件提供或构造了空间。在此构造中，第二臂安装在容积主体上。优选地，容积主体设计为相对于轴旋转对称。可提供分别用于第一臂和第二臂的驱动器，其中用于第二臂的驱动器可安装在容积主体内。能量或数据传输可在根据本发明的设备中通过滑环进行。第一臂能够可旋转地固定在基座上，所述基座例如设计为天花板基座或地板基座。
附图说明
本发明将在下文中参考附图在实施例的范围内解释。各图为：
图1示出了在通过静止设备部分和旋转设备部分之间的滑环传输时的一种功能划分的常规构思。
图2示出了用于血管造影拍摄的常规的C型弓架。
图3示出了根据本发明的设备中的臂的安装。
图4示出了根据本发明的设备。
图5示出了使用中的根据本发明的设备。
图6-8示出了根据本发明的设备。
具体实施方式
图1中示意性地示出了用于实现旋转C型弓架的常规构思。此C型弓架包括非旋转的基础和旋转弓架。非旋转的或静止的基础基本上包括C型弓架运行所要求的所有元件，即用于能量供给的部件(马达、旋转电极)，控制导线(例如，CAN总线)，冷却水供给，数据传输部件(用于由检测器接收的数据)和用于产生例如3kV的辐射器电压的部件。旋转部件或弓架包含用于传输能量和数据的设备元件(所述传输在此通常基于光学、电感或电容传输)和用于将电压变换到高压的部件(例如，3kV到75kV)。
图2中示出了其中使用了此构思的C型弓架。在此，在机械臂和C型臂之间设有用于供给数据和能量的滑环而在C型臂内或上设有高压生成器。此构思如在背景技术部分所述具有限制，即由于更灵活的解决方案而应放弃刚性的C型弓架。
在图3中示出了根据本发明的解决方案的构造的重要部件。根据本发明的解决方案包括第一臂1和第二臂2。第一臂的端部通过容积主体3形成。在此容积主体上可旋转地固定了第二臂2。因此，第二臂2相对于第一臂旋转，即第二臂随同完成第一臂的旋转，所述第一臂的旋转通过第二臂2的相对运动或相对旋转叠加。由于此构思，第一臂也可以称作主件或主臂，且第二臂也可以称作从件或从臂。两个臂分别具有：邻接容积主体3的部分12和22，铰链13和23，以及通过铰链13和23与容积主体附近的部分11和21连接的臂段14和24。臂段14和24可分别设计为伸缩状部分。由容积主体3限定了后壁31和侧壁32。臂1和臂2固定在侧壁32上，其中臂2可沿侧壁32旋转，使得两个臂的相对位置可通过围绕容积主体的旋转改变。优选地，两个臂之间夹角为90度。在容积主体的后壁31内示出了圆形的空隙4，所述空隙4对应于两个臂围绕其转动或旋转的轴线。
根据本发明的构思允许使用常规的滑环，例如用于在第一静止部分和第一臂之间或在第一臂和第二臂之间传输数据/能量。容积主体适合于承接***部件(例如，高压部分、驱动调节器、功率电子器件等)。如果不要求相对运动(例如在常规的C型臂使用中)，则此处理情况可简单地通过使第二臂2不相对于第一臂1旋转来实现，即仅一个驱动-即第一臂的驱动-使两个臂在相互固定的位置旋转。
图4示出了本发明实现的完整的***。图中又图示了第一臂1，所述第一臂1以容积主体3、第一臂段11、铰链12和第二臂段13形成。此臂另外包括其中提供了另外的自由度的部分14。在此臂段14的端部布置了检测器6。与之相应地，第二臂以容积主体附近的臂段21、铰链22和臂段23形成。此外也存在具有另外的自由度的另外的臂段24，所述臂段24的功能从图5最好地理解。第二臂2可旋转地固定在容积主体3上且承载了辐射源或辐射器7。容积主体3在内部区域内提供了用于布置部件的空间。所述部件例如是驱动控制或调节部分、变压器、水的联接、数据的联接和能量供给的联接。容积主体由前壁33封闭以保护部件不受损坏。第一臂1和容积主体3相对于基础或基座5旋转，所述基座在图中设计为用于地板固定。也可构思的是将基座5设计为天花板基座。
图5示出了图4中的用于检查患者的设备。臂1和臂2现在形成180度的不同的角度，所述角度和其它可运动部件的位置一样严格地通过待走行的轨迹预先给定。例如臂段13和23中的伸缩元件的另外的自由度，以及臂段部分14和24中的另外的自由度用于可严格地描绘复杂轨迹，且使得辐射器和检测器相互处于用于拍摄的正确位置。从此图中亦可见，为也实现复杂的轨迹，通常臂2必须进行相对小的旋转运动。这种臂1的旋转运动(也是完整的旋转运动)和臂2的(相对地)小的相对运动的去耦合导致了与两个相互独立旋转的臂相比的廉价解决方案。
本发明不限制于在此所示出的构造，本发明尤其可应用于使用辐射器和检测器工作的任何医疗领域内，例如专门用于一定检查的特定设备，例如***X射线拍摄仪。

Claims (10)

1.一种用于医疗检查的设备，该设备带有
可围绕一条轴线旋转的第一臂(1)，所述第一臂(1)设计为用于承载辐射源(7)或辐射检测器(6)，
可围绕所述轴线旋转的第二臂(2)，所述第二臂(2)设计为用于承载辐射源(7)或辐射检测器(6)，
所述第二臂(2)安装在所述第一臂(1)上，且
所述第二臂(2)随着所述第一臂(1)一同旋转，且
所述第二臂(2)可围绕所述轴线相对于所述第一臂(1)旋转，且
所述第一臂(1)和/或所述第二臂(2)的部分设计为伸缩式的。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：
所述第一臂(1)的第一端由容积主体(3)形成或刚性地固定在所述容积主体(3)上，和
所述第二臂(2)安装在所述容积主体(3)上。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：
所述容积主体(3)相对于所述轴线旋转对称。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于：
所述容积主体(3)设计为用于承接所述设备的至少一个部件。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于：
为所述第一臂(1)设有第一驱动器，
为所述第二臂(2)设有第二驱动器，且
所述第二驱动器布置在所述容积主体(3)内。
6.根据权利要求1至3中一项所述的设备，其特征在于：
所述辐射源(7)布置在所述第一臂(1)上，而所述辐射检测器(6)布置在所述第二臂(2)上。
7.根据权利要求1至3中一项所述的设备，其特征在于：
所述第一臂(1)以可旋转的方式安装在基座(5)上。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于：
提供数据和/或能量从基座向所述第一臂(1)的传输。
9.根据权利要求1至3中一项所述的设备，其特征在于：
借助滑环提供数据和/或能量从所述第一臂(1)向所述第二臂(2)的传输。
10.根据权利要求7所述的设备，其特征在于：
可借助所述基座(5)在天花板或地板上固定所述设备。
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