背景技术
PET-CT设备是将PET机与CT机融为一体的设备,由PET机扫描提供病灶详尽的功能与代谢等分子信息,而CT机扫描可提供病灶的精确解剖定位,一次显像可获得全身各方位的断层图像,具有灵敏、准确、特异及定位精确等特点,从而达到早期发现病灶和诊断疾病的目的。
请参考图1-2,图1为隔栅位于PET-CT设备内部的结构示意图;图2为图1中隔栅轴向移动至另一位置的结构示意图。
图1所示为PET-CT设备的基本结构,隔栅15位于CT机扫描区域A与PET机扫描区域B之间,用于切换PET-CT的两种成像模式(2D和3D模式),隔栅15的位置决定了图像是成2D还是3D模式。当隔栅15位于PET扫描区域B外侧,如图1所示的状态,则为3D图像;当隔栅15位于PET扫描区域B内部,如图2所示的状态,为2D图像。目前,隔栅15两个位置的切换为自动控制,一般通过隔栅15的移动机构实现隔栅15位置的切换,移动机构包括支撑隔栅15的机架和驱动装置。
请继续参考图3-4,图3为一种典型的隔栅移动机构的结构示意图;图4图3的立体结构示意图。
机架14的主体大致呈环状,隔栅15能够沿其中心孔轴向移动,隔栅15也呈环状。隔栅15上设有导轨16,导轨16起到支撑隔栅15并便于隔栅15移动的作用。图中导轨16位于机架14右侧的环状壳体内部。该移动机构还包括驱动隔栅15移动的驱动装置,驱动装置包括丝杠13、传动带17、涨紧轮12以及电机11,驱动装置沿轴向设置,如图3所示,电机11驱动传动带17转动,传动带17驱动丝杠13转动,进而带动隔栅15左移或是右移。该驱动装置在导轨16端部的基础上继续沿轴向延伸,使得整个移动结构的轴向长度偏长,而移动机构位于CT机和PET机之间,导致CT机与PET机之间距离较长。
PET-CT扫描设备的工作原理是:将CT机扫描的CT图像和PET机扫描的PET图像进行融合。这就要求扫描床承载患者在CT机扫描区域A扫描后,移动至PET机扫描区域B进行PET扫描时,要保证扫描床在两个扫描区域之间切换过程中,床板的定位位置和变形完全一致。
如果CT机扫描区域与PET机扫描区域的距离较长,扫描床的切换距离相应比较长。从机械结构实现的角度,在较长距离上要保证物体运动前后的位置一致性及在任何一点的重复定位的较高精度,显然非常困难;另外,切换距离较大时,床板本身长度及伸出去的距离均会比较长,形成更长的悬臂,对床板支撑***的承载能力有极其不利影响,即同样载荷情况下,要求床板支撑***必须更加强壮,给支撑***设计增加了较大难度。
可见,隔栅15移动机构驱动装置如图3-4设置时,增加了PET机和CT机之间的距离,导致扫描图像融合效果较差、失真,且增加了扫描床支撑***的设计难度。
有鉴于此,如何改进隔栅的移动机构的结构,以降低PET机和CT机之间的距离,是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的为提供一种PET-CT设备以及隔栅的移动机构。该移动机构能够降低PET机和CT机之间的距离。
本发明提供的隔栅的移动机构,用于驱动隔栅沿轴向移动,移动机构包括用于支撑隔栅的机架、设于所述机架上并沿轴向延伸的导轨,所述隔栅能够沿所述导轨移动;还包括驱动所述隔栅移动的驱动装置,所述驱动装置直接设置于所述机架上。
该移动机构的驱动装置设置于机架上,则驱动装置可以基本位于机架的实体部分和导轨之间的空间内,不会增加整个移动机构的轴向长度,可以将移动机构的轴向长度基本上控制在机架与导轨轴向长度之和,即充分利用了轴向空间。相较于背景技术中将驱动装置在导轨端部基础上继续沿轴向设置的方案,显然,本方案将驱动装置直接设于机架上能够显著减小移动机构的整体长度,从而降低PET机和CT机之间的距离。
优选地,所述驱动装置包括推拉杆,所述推拉杆的一端能够铰接于隔栅,另一端与设于所述机架上的铰接块铰接,前一铰接轴线与后一铰接轴线平行;所述驱动装置还包括驱动所述铰接块在所述机架上移动以远离或靠近所述隔栅的驱动件,所述铰接块的移动方向垂直于铰接轴线。
优选地,所述驱动件为电机。
优选地,所述铰接块的移动方向垂直于所述隔栅的移动方向。
优选地,所述驱动装置包括设于所述机架上的导向件,所述导向件包括丝杠,所述铰接块包括与所述丝杠配合的螺母;所述驱动件驱动所述丝杠转动。
优选地,所述导向件还包括两个设于所述机架上且与所述丝杠平行设置的滑轨,所述丝杠位于两所述滑轨之间,两所述滑轨相对的一侧均设有滑槽;所述螺母的两侧能够分别***两所述滑槽内滑动。
优选地,所述驱动装置包括两组水平设置且相对隔栅竖直中心线对称地分布于隔栅两侧的所述推拉杆、所述导向件,以及所述铰接块;
所述驱动装置还包括水平设置的横杆,所述电机的输出轴与所述横杆平行,所述横杆通过第一传动带与所述电机的输出轴传动连接;两个所述丝杠的端部通过与各自对应的第二传动带分别与所述横杆的两端传动连接。
优选地,所述驱动装置包括电机和传动件,所述传动件包括传动带,所述传动带的两端均用于连接隔栅;所述电机驱动所述传动带正向或反向传动时,所述传动带的一端驱动隔栅沿轴向伸出或另一端驱动隔栅沿轴向缩回。
优选地,
所述传动件还包括设置于所述机架上并沿轴向延伸的支撑臂,以及第一滚轴、第二滚轴、第三滚轴、第四滚轴;
所述传动带的一端连接隔栅,另一端依次绕于所述支撑臂的端部、第一滚轴、第二滚轴、第三滚轴以及第四滚轴,再连接隔栅;第一滚轴和第二滚轴之间的传动带,与第三滚轴、第四滚轴之间的传动带具有预定角度。
优选地,所述传动件还包括涨紧滚轴,所述传动带绕于所述第二滚轴后经所述涨紧滚轴再绕于所述第三滚轴。
优选地,所述预定角度为90度;所述机架设有两组沿所述机架对角线对称设置的所述传动件。
优选地,所述电机设于所述机架上对应于所述对角线的一顶角处;所述驱动装置还包括环形的驱动带,所述电机的输出轴驱动所述驱动带传动;所述驱动带同时驱动两组所述传动件的所述第二滚轴转动。
优选地,所述驱动装置还包括涨紧所述驱动带的驱动涨紧滚轴。
本发明提供的PET-CT设备,包括PET机和CT机,以及隔栅,所述隔栅位于所述PET机扫描区域和所述CT机扫描区域之间;还包括驱动所述隔栅轴向移动的移动机构,所述移动机构为权利要求1-13任一项所述的隔栅的移动机构。
由于上述移动机构具有上述技术效果,具有该移动机构的PET-CT设备也具有相同的技术效果。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图5-7,图5为本发明所提供隔栅的移动机构第一实施例的结构主视图;图6为图5的左视图;图7为图5的立体结构示意图。
该隔栅20的移动机构,用于驱动隔栅20沿轴向移动,隔栅20的移动能够完成2D或3D成像模式的切换,具体作用可参考背景技术理解。
移动机构包括用于支撑隔栅20的机架21,以及设于机架21上并沿轴向延伸的导轨22,如图5所示,沿机架21的周向均布有四个导轨22,隔栅20能够沿导轨22移动,导轨22起到支撑和导向的双重作用,导轨22和隔栅20可以滑动配合。此处所述的轴向即隔栅20以及机架21的轴向,按此方向移动,以保证隔栅20能够移动至PET机扫描视野的内部或是外侧。
该实施例中的移动机构还包括驱动隔栅20移动的驱动装置,且驱动装置直接设置于机架21上。如图7所示,在满足驱动需求的情况下,驱动装置可以基本位于机架21的实体部分和导轨22之间的空间内,不会增加整个移动机构的轴向长度,可以将移动机构的轴向长度基本上控制为机架21与导轨22轴向长度之和,即充分利用了导轨22和机架21之间的轴向空间。相较于背景技术中将驱动装置在导轨22端部基础上继续沿轴向设置的方案,显然,本方案将驱动装置直接设于机架21上能够显著减小移动机构的整体长度,从而降低PET机和CT机之间的距离。
具体地,驱动装置可以包括推拉杆235,推拉杆235的一端能够铰接于隔栅20,另一端与设置于机架21上的铰接块234铰接,前一铰接轴线和后一铰接轴线互相平行;驱动装置还包括电机231,图中电机231设于机架21的下方,电机231驱动铰接块234在机架21上移动以远离或靠近隔栅20,铰接块234的移动方向垂直于铰接轴线,以确保铰接块234移动时,推拉杆235能够带动隔栅20移动。可以想到,除了电机231,也可以采用其他驱动件驱动铰接块234移动,如液压缸、气缸等,当然,电机231驱动的结构布置更为简单,控制成本也更低。
可以结合图8理解,图8为图5的俯视图。
假设铰接块234与隔栅20的距离为L1,隔栅20端部与机架21的距离为L2,推拉杆235的长度为L3,则L1、L2、L3分别为三角形三边的长度,当铰接块234远离隔栅20时,L1增加,L3不变,则L2必然需要减小,此时,推拉杆235会将隔栅20推出机架21,图7中,将隔栅20向上推出;相反地,铰接块234接近隔栅20时,L1减小,L3不变,则L2必然需要增加,则推拉杆235会将隔栅20拉入机架21。为了便于推拉杆235和隔栅20的铰接,隔栅20可以在端部设置沿轴向延伸的连接柱,图7中,设置了两组推拉杆235,相应地设置两根连接柱,推拉杆235的端部铰接于连接柱的端部。
该实施例中,驱动装置包括推拉杆235、铰接块234、电机231等,该结构可以利用隔栅20以实现隔栅20的推出和拉入,且推拉杆235的一端连接于隔栅20上,显然,推拉杆235的轴向长度不可能超过导轨22的长度,图8中,为了便于推拉到位,推拉杆235的轴向长度最长时与导轨22轴向长度相当;铰接块234设置于机架21的实体部分,电机231也可以设置于机架21上,显然,二者均不会超过导轨22轴向长度。可见,该结构简单地实现了将整个驱动装置直接设置于机架21上,以使驱动装置处于机架21与导轨22之间的空间内,而不占用移动机构的轴向空间。
进一步地,铰接块234的移动方向优选地垂直于隔栅20的移动方向。如此设计,推拉杆235随铰接块234移动时,推拉杆235作用于隔栅20的力基本上为轴向力,和较小的径向力,不会对隔栅20产生周向力,有助于提高推拉隔栅20的效率。
此外,如图9所示,图9为图7中A部位的局部放大示意图,驱动装置可以包括设于机架21上的导向件。
导向件具体可以包括丝杠236,铰接块234包括与丝杠236配合的螺母239;电机231可以驱动丝杠236转动。显然,螺母239的周向运动被限制,则丝杠236转动时,螺母239仅能根据丝杠236的转动方向沿丝杠236作远离或是接近隔栅20的移动,进而实现铰接块234整体按照预期移动。丝杠236和螺母239的配合能够实现较为平稳的运动控制,且结构简单。
可以想到,除了丝杠236和螺母239的配合,还可以采取其他结构实现铰接块234的往复移动。比如,通过电磁控制铰接块234移动,通电时,铰接块234在磁力作用下移动,断电时,铰接块234可以在弹簧等能够复位的结构件作用下反向复位。当然,丝杠236和螺母239的方式更为可靠且设计成本低。
导向件具体还可以包括两个设于机架21上且与丝杠236平行设置的滑轨238,且丝杠236位于两滑轨238之间,如图9所示,两滑轨238相对的一侧均设有滑槽238a;螺母239的上下两侧能够分别***两滑槽238a内滑动。如此设计,能够对丝杠236和螺母239起到良好的保护和导向作用,并能够增加结构的强度,提高使用寿命。
如图5所示,驱动装置可以包括两组水平设置且相对隔栅20竖直中心线对称地分布于隔栅20两侧的推拉杆235、导向件,以及铰接块234。对称设置两组上述部件,既可以增加对隔栅20的推拉力,以提高推拉效率;还可以均衡对隔栅20的作用力,起到更好的推拉效果。图5中,推拉杆235、导向件、铰接块234等部件还处于隔栅20的水平中心面上,能够进一步提高推拉力的均衡。文中所述的“水平”对应于图5所示的状态,即移动机构正常工作时的状态。可以理解,也可以设置两组以上的推拉杆235等,当然,两组已经可以满足推拉需求,且在空间上也易于布置。
针对上述实施例,驱动装置还可以包括水平设置的横杆232,电机231的输出轴231a与横杆232平行,横杆232通过第一传动带233与电机231的输出轴231a传动连接;两个丝杠236的端部通过与各自对应的第二传动带237分别与横杆232的两端传动连接。如图5所示,电机231输出轴231a通过第一传动带233驱动横杆232转动,横杆232通过两个第二传动带237驱动左右两组丝杠236转动,进而驱动两组对应的铰接块234移动。如此设计,一台电机231即可同时驱动两组丝杠236同步转动,节省动力源;且同步转动可以保证两组推拉杆235以相同的速度推拉隔栅20,确保推拉效果。图5中,电机231通过第一传动带233直接驱动横杆232的中部,以进一步确保横杆232两端驱动第二传动带237时能够保持同步。当然,为每组丝杠236各设置一电机231也是可以的。
需要说明的是,该种驱动方式使得电机231的输出轴231a可以平行于机架21表面,确保电机231不会占用超过导轨22的轴向空间(电机231轴向尺寸通常远大于其径向尺寸),对比图6和背景技术的图4即可理解。
驱动装置还可以采取其他结构:
请继续参考图10-14,图10为本发明所提供隔栅20的移动机构第二实施例的结构主视图;图11为图10的左视图;图12为图10的立体结构示意图;图13为图12中C部位的局部放大示意图;图14为图12中B部位的局部放大示意图。
该实施例中的驱动装置包电机231和传动件,传动件包括传动带243,传动带243的两端均用于连接隔栅20;电机231驱动传动带243正向或反向传动时,传动带243的一端驱动隔栅20沿轴向伸出或另一端驱动隔栅20沿轴向缩回。
为实现该目的,传动件具体还可以包括设置于机架21并沿轴向延伸的支撑臂241,以及第一滚轴242a、第二滚轴242b、第三滚轴242c、第四滚轴242d,第一滚轴242a和第二滚轴242b设置于机架21端面的内缘处,如图12所示。
其中,传动带243的一端连接隔栅20,另一端依次绕于支撑臂241的端部、第一滚轴242a、第二滚轴242b、第三滚轴242c以及第四滚轴242d,再连接隔栅20;且第一滚轴242a和第二滚轴242b之间的传动带243,与第三滚轴242c、第四滚轴242d之间的传动带243具有预定角度。
为了保证传动带243能够顺利传动,支撑臂241的端部可以设置支撑滚轴242f,传动带243绕于支撑滚轴242f后再绕至第一滚轴242a的内侧,如图13所示。显然,传动带243需绕过第一滚轴242a和第四滚轴242d的内侧,第二滚轴242b和第三滚轴242c的设置实际上是为了改变传动带243的传动方向,以确保传动带243的两端能够产生不同方向的作用力,故仅设置第二滚轴242b或第三滚轴242c理论上也是可行的。
图12中,第二滚轴242b和第三滚轴242c均垂直于机架21表面设置,方便传动带243环绕的同时,也便于电机231驱动。图10中,电机231直接驱动第二滚轴242b转动,为了便于传动带243与隔栅20的连接,可以参考图13-14,隔栅20的端面设有沿轴向延伸且分别用于连接传动带243两端的第一连接块201和第二连接块202。
从图14中可以看出,还设置了与第四滚轴242d并列设置的提升滚轴242g,传动带243绕于第三滚轴242c后,绕于提升滚轴242g的外侧再绕于第四滚轴242d的内侧,如此设计,使得传动带243对应于第四滚轴242d的一端向另一端传动时,传动带243作用于隔栅20的作用力与隔栅20的移动方向平行,无其他方向的分力,从而提高推出隔栅20的效率。同理,图13中,支撑臂241与第一连接块201的侧面基本无间隙,或是间隙很小(以免增加传动带243传动的摩擦力),使得传动带243作用于隔栅20上用于拉入隔栅20的力也与隔栅20移动方向平行,确保拉入的效率。
以图10为视角进行说明,工作时,电机231输出轴231a转动驱动第二滚轴242b顺时针转动,则支撑臂241和隔栅20端部之间的传动带243长度相应会缩短,此时,传动带243对隔栅20施加拉入机架21的力,从而将隔栅20拉入机架21内,拉入过程中,隔栅20和第四滚轴242d之间的传动带243长度相应增加;电机231驱动第二滚轴242b逆时针转动时,隔栅20和第四滚轴242d之间的传动带243长度相应缩短,传动带243会对隔栅20施加推出机架21的力,则传动带243将隔栅20推出机架21,推出过程中,隔栅20和支撑臂241之间的传动带243长度相应增加,回复至图12所示的状态。
该实施例通过支撑臂241和多个滚轴的配合,实现对隔栅20的拉入和推出,设计简单;而且,支撑臂241的轴向长度为整个驱动装置的轴向长度,显然,该长度可以等于或小于导轨22的长度,支撑臂241轴向长度与导轨22相等时,隔栅20能够恰好沿导轨22运行至导轨22端部,为较为优选的技术方案。根据传动带243的特性,还可以合理改变滚轴的数目以及位置,实现一端提供拉力、另一端提供推力。
进一步地,传动件还可以包括涨紧滚轴242e,如图12所示,传动带243绕于第二滚轴242b后经涨紧滚轴242e再绕于第三滚轴242c。涨紧滚轴242e有助于提高传动带243的传动效果,保证传动带243不松弛;且能够改变传动带243的受力状态,以便将第二滚轴242b的转动最大效率地传动至第三滚轴242c。
如图10所示,第一滚轴242a和第二滚轴242b之间的传动带243,与第三滚轴242c、第四滚轴242d之间传动带243的预定角度可以为90度。而且,机架21设有两组沿机架21对角线对称设置的传动件。如此设计,恰好能够形成两组位于隔栅20水平中心面上,且沿隔栅20竖直中心线对称设置并能够将隔栅20拉入的拉入点;以及两组位于隔栅20竖直中心面上,且沿隔栅20水平中心线对称设置并能够将隔栅20推出的推出点。可见,该种设计也是既可以增加对隔栅20的推拉力,且均衡隔栅20所受的推拉力,提高推拉效果。当然,也可以设置两组以上的传动件,只是两组传动件已经可以达到充分推拉隔栅20的目的,且在空间上易于布置。
在设置两组沿对角线对称设置的传动件时,电机231可以设于机架21上对应于所述对角线的一顶角处,图10中,电机231位于左下角,因为该实施例中,机架21下方的可供布置面积较大。
此时,驱动装置还可以包括环形的驱动带25,电机231的输出轴231a带动驱动带25传动;驱动带25同时驱动两组传动件的第二滚轴242b转动,如图10所示。当然,设置两台电机231同时驱动两组传动带243也是可以的。只是,设置环形驱动带25时,一台电机231可以同时驱动两组传动带243传动,一方面提供了两组传动带243的同步性,确保推拉隔栅20的效果;另一方面,也节省了动力源。
进一步地,驱动装置还可以包括涨紧驱动带25的驱动涨紧滚轴231b,如图10所示,驱动涨紧滚轴231b可以防止驱动带25松弛,而且有助于将驱动带25的转动转化为不同方向的两组传动带243的转动。
该实施例,仅通过传动带243配合滚轴等部件,即可实现隔栅20的推拉,结构设计简单,且易于实现整个驱动装置直接布置于机架21上,以使驱动装置位于机架21和导轨22之间的空间,达到减小移动机构轴向长度的目的。
需要说明的是,除了上述两种方式实现驱动装置直接安装于机架21上,以使驱动装置处于机架21和导轨22之间的空间,还可以采用其他方式。比如,采用丝杠驱动隔栅20,丝杠可以直接垂直机架21设置,以控制移动机构的整体轴向长度,传动带驱动丝母转动,丝母再驱动丝杠转动,也是可以的,当然,上述推拉杆235、传动带243推拉的方式相较于丝杠推拉,更易于实现将驱动装置布置于机架21和导轨22之间的轴向空间内,且相对于机架21的轴向长度不超过导轨22。可想而知,上述实施例中,由于将驱动装置直接设置于机架21上,即使轴向长度超出导轨22,移动机构的整体轴向长度也会小于背景技术中移动机构的轴向长度。在此基础上,本领域技术人员还可以采用其他常规的驱动装置。
除了上述隔栅20的移动机构,本发明还提供一种PET-CT设备,包括PET机和CT机,以及隔栅20,隔栅20位于PET机扫描区域和CT机扫描区域之间;还包括驱动隔栅20轴向移动的移动机构,所述移动机构为上述任一实施例所述的隔栅20的移动机构。由于上述移动机构具有上述技术效果,具有该移动机构的PET-CT设备也具有相同的技术效果,此处不再赘述。
以上对本发明所提供的一种PET-CT设备以及隔栅的移动机构均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。