CN113950289A - Ct成像设备 - Google Patents

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T·米勒
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Abstract

本发明特别地涉及一种牙科和医用锥形束计算机断层扫描(CBCT)成像设备的结构。所述设备的基本构造包含大致竖直延伸的框架部件(11)，所述大致竖直延伸的框架部件经由水平延伸的支撑构造(12)支撑所述设备的X射线成像装置(14，15)。所述设备包含患者支撑结构(18)，所述患者支撑结构大致上平行于所述大致竖直延伸的框架部件(11)延伸并且具有与所述大致竖直延伸的框架部件(11)基本相同的长度。

Description

CT成像设备
技术领域
本发明涉及计算机断层扫描成像设备。特别地，根据本发明的设备的特征适用于在牙科和医用锥形束计算机断层扫描(CBCT)成像设备的背景下使用。
背景技术
计算机断层扫描(CT)是一种X射线成像，其中要成像的体积被从不同方向照射，并且根据如此获得的图像信息，可以重建期望的二维或三维图像。
传统的CT设备大且笨重，并且它们通常安装于地板上。为了成像，患者被定位成在所述设备的检查开口内(通常位于水平延伸的且可侧向运动的检查平台上)。
自从锥形束计算机断层扫描(CBCT)技术发展以来(其中，举例来说，使用成像装置的较低的旋转速度)，已经开发了重量比更传统的CT设备更轻的设备。在CBCT设备中，还存在例如不是安装于地板上而是构造成可移动的设备。此外，已经设计了包括用于所述成像装置的竖向延伸的框架和水平延伸的支撑件的构造。这样的支撑件可以包括例如环形台架或所谓的C形臂，并且这样的设备可以例如考虑到颅成像的需要而设计。已知成像装置的旋转被布置成围绕(虚拟的)竖直旋转轴线进行，并且在这样的情况下，已经开发了专门设计用来帮助患者在曝光期间的站立时保持头部静止的支撑件。
发明内容
本发明以及它的优选实施例的目的是一种CT设备、特别是一种CBCT设备，所述设备适用于多种用途并且使得能够对解剖结构的各个部分成像。在权利要求1中定义本发明的特征。
附图说明
现在参考本发明的优选实施例和附图更详细地描述本发明，其中：
图1为总侧视示意图，其作为示例示出根据本发明的设备的一个实施例的某些部件。
图2a和图2b示出适用于在图1的设备的竖直延伸的框架的背景下使用的结构细节。
图3a作为示例示出适用于在如图1中所示的设备中使用的患者支撑构造的一些细节。
图3b示出适用于在如图1中所示的设备中使用的患者支撑构造的横截面的示例。
图4为总侧视示意图，其作为示例示出根据本发明的设备的另一实施例的某些部件。
图5为图4的设备的总侧视示意图，其示出所述构造的在被驱动于倾斜位置处时的某些部件。
图6为总侧视示意图，其作为示例示出根据本发明的设备的另一个实施例的某些部件。
图7为示出这样的部件的示例的框图，根据本发明的设备的控制***可以被构造成控制该些部件。
具体实施方式
图1作为示例示出根据本发明的设备的一个实施例的某些部件的总侧视示意图。图1的牙科或医用CT成像设备包括具有顶端和底端的大致竖直延伸的框架部件11。支撑构造12从该大致竖直延伸的框架部件11基本上水平地延伸，所述支撑构造支撑X射线源14和图像检测器15，然而所述X射线源和图像检测器在图1中是不可见的。一起形成X射线成像装置14、15的X射线源14和图像检测器15可以基本上彼此相对地安装至支撑构造12，然而在实施例中，它们的相互位置也可以被布置成为可调节的。
图1进一步示出患者支撑件18，所述患者支撑件为机械地连接至大致竖直延伸的框架部件11并且大致上平行于所述大致竖直延伸的框架部件11延伸的结构。在图1的实施例中，患者支撑件18具有与大致竖直延伸的框架部件11基本上相同的长度。
根据一个方面，例如，大致竖直延伸的框架部件11的长度大约为240厘米。
根据一个方面，例如，大致竖直延伸的框架部件11的长度在220厘米与260厘米之间。
根据一个方面，例如，患者支撑件18的长度为大致竖直延伸的框架部件11的长度的80-90％。
根据一个方面，例如，患者支撑件18沿第一方向具有较长的尺寸，并且沿正交于第一方向的第二方向具有较短的尺寸。
根据一个方面，例如，患者支撑件18至少沿所述第一方向、至少对于它的主要部分为射线可透过的。
根据一个方面，例如，患者支撑件18的射线可透过的部分具有与大致竖直延伸的框架部件11基本上相同的长度。
根据一个方面，例如，患者支撑件18沿所述第一方向至少在它的端中的任一个处包括射线不可透过的部段。
根据一个方面，例如，患者支撑件18的射线可透过的部分的沿所述第一方向的长度为大致竖直延伸的框架部件11的长度的80-90％。
根据一个方面，例如，支撑X射线成像装置14、15的支撑构造12为具有中心轴线13的圆形台架。所述台架可以部分地环绕或完全地容纳X射线成像装置14、15。
根据图1中不直接地可见的一个方面，例如，所述设备包括被布置成围绕旋转轴线驱动X射线成像装置14、15的驱动机构16。所述旋转轴线可以与呈台架的形式的支撑构造12的中心轴线13重合，并且它可以为物理轴、或者如图1的情况中的虚拟旋转轴线。
根据一个方面，例如，当X射线成像装置14、15沿着弯曲路径被驱动时，台架的中心轴线13与所述X射线成像装置的旋转中心/旋转轴线重合。
根据一个方面，旋转轴线为瞬时(虚拟)旋转轴线，并且瞬时旋转轴线的相对于中心轴线13的位置可以布置以被改变。
根据一个方面，射线源14和图像检测器15这两个部件中的至少一个被布置成能够从与另一个部件完全相对的位置侧向地运动。
根据一个方面，支撑X射线成像装置14、15的结构12包括具有中心轴线的台架，并且设备的结构容许以下情况中的至少一个：使X射线源14在X射线源14所生成的中心射线与台架的中心轴线重合的位置与X射线源14所生成的中心射线与台架的中心轴线不重合的位置之间侧向地运动；使图像检测器15在在图像检测器15的中心处正交于检测器表面的矢量与台架的中心轴线重合的位置与在图像检测器15的中心处正交于检测器表面的矢量与台架的中心轴线不重合的位置之间侧向地运动。X射线成像装置14、15的侧向运动可以包含使X射线成像装置14、15运动至它们彼此面对的位置，同时X射线源14所生成的中心射线与台架的中心轴线不重合并且在图像检测器15的中心处正交于检测器表面的矢量与台架的中心轴线不重合。
根据另一个方面，另一个驱动机构17被布置至设备，以使得能够沿与大致竖直延伸的框架部件11的延伸方向大致上平行的方向使支撑构造来回运动。根据一个方面，驱动机构17可以被布置成使支撑构造12沿着大致竖直延伸的框架部件11或在大致竖直延伸的框架部件11旁边运动。
在根据图2a的示例中，上面讨论的支撑构造12的驱动机构17包括马达110和齿轮装置111，齿轮装置被布置成使带轮112旋转。在图2a中被显示为一个实施例的构造中，当马达110和带轮112位于大致竖直延伸的框架部件11的底端附近时，在大致竖直延伸的框架部件11的顶端附近还存在另一个带轮112’，并且围绕带轮112、112’的是皮带113或类似链条的起到对应功能的部件。然后，该机构功能性地连接至支撑构造12以沿着大致竖直延伸的框架部件11驱动所述支撑构造，比如作为示例在图2b中所示出的那样，其中槽114被布置至大致竖直延伸的框架部件11，并且突出部件121被布置至支撑构造12，所述突出部件被装配成沿着槽114滑动。在一个实施例中，为了使摩擦最小化，使用辊类型的线性引导方式，其中运动是滚动而非滑动。
根据任一附图中未示出的一个方面，例如，用来驱动支撑构造12的驱动机构包括被布置至支撑构造12本身的马达。
不管用来驱动支撑构造12的驱动机构17的构造细节如何，在一个优选实施例中，设备的构造容许在大致竖直延伸的框架部件11的顶端与底端之间的基本上整个长度上驱动支撑构造12。
根据又一个方面并且如图1中所示，设备包括连接构造19、20，所述连接构造将患者支撑件18连接至大致竖直延伸的框架部件11。
根据另一个方面，并且在图3a中示出其示例，设备包括连接构造19、20，所述连接构造将患者支撑件18机械地连接至大致竖直延伸的框架部件11。
连接构造19、20可以包括患者支撑调节机构19’、20’，所述患者支撑调节机构被构造成能够使患者支撑件18更靠近和更远离大致竖直延伸的框架部件11移位。
根据另一个方面，驱动机构19”、20”被布置成与患者支撑调节机构19’、20’功能性连接。
根据另一个方面，患者支撑调节机构19’、20’可以包括第一调节机构19’和第二调节机构20’，所述第一调节机构与它的包括在驱动机构19”、20”中的驱动机构19”一起大致上布置于大致竖直延伸的框架部件11的顶端处，所述第二调节机构与它的包括在驱动机构19”、20”中的驱动机构20”一起大致上布置于大致竖直延伸的框架部件11的底端处。
根据一个方面，例如，患者支撑调节机构19’、20’被布置成与设备的控制***功能性连接，并且所述控制***被构造成控制调节机构19’、20’的驱动机构19”、20”。
根据一个方面，例如，控制***被构造成控制连接构造19、20，所述连接构造包括大致上布置于大致竖直延伸的框架部件11的顶端处的第一调节机构19’以及其驱动机构19”、以及大致上布置于大致竖直延伸的框架部件11的底端处的第二调节机构20’以及其驱动机构20”，以在调节大致竖直延伸的框架部件11与患者支撑件18之间的距离时在大致竖直延伸的框架部件11的顶端和底端处保持大致竖直延伸的框架部件11与患者支撑件18之间的相同的距离。
根据另一个方面，大致竖直延伸的框架部件11的各端部与患者支撑件18之间的距离可以被调节为不同的。根据一个方面，第一和第二调节机构19’、20’被布置成被独立地控制。
根据一个方面，如图3b中所示，考虑到患者支撑构造18的上述第一方向，它的主要部分的横截面是弯曲的，以便更好地将患者支撑抵靠患者支撑构造18的凹形表面。
根据另一个方面，如图3b中所示，在患者支撑构造18的横截面的边缘181处，横截面的形状变成沿相反方向弯曲。
根据另一个方面，并且如图3b中进一步示出的，在患者支撑构造18的上述横截面的边缘181附近，并且在与它的主要部分的凹形表面相对的侧上，布置有保持结构182。保持结构182可以为例如细长手柄或附接结构，以接收被设计成在患者支撑构造18的凹侧上或上方延伸的带，以用来为患者提供进一步的支撑并且由此有助于在成像曝光期间保持静止。
根据一个方面，除了可以被提及为上面所讨论的第一大致竖直延伸的框架部件11之外，设备进一步包括机械地连接至第一大致竖直延伸的框架部件11的第二大致竖直延伸的框架部件21，所述第二大致竖直延伸的框架部件21具有与第一大致竖直延伸的框架部件11基本上相同的长度。图4作为总侧视示意图示出这样的构造的示例。根据一个方面并且参考图4，在第一大致竖直延伸的框架部件11、12的顶端附近布置有铰接的连接构造22以机械地连接第一和第二大致竖直延伸的部件11、21，以便容许第一大致竖直延伸的框架部件11相对于第二大致竖直延伸的框架部件21围绕水平的轴线倾斜。
根据另一个方面，在第二大致竖直延伸的框架部件21的侧部上，在图4中不直接可见的安装结构23被布置成与铰接的连接构造22连接。安装结构23可以布置成能够沿着第二大致竖直延伸的框架部件21或在第二大致竖直延伸的框架部件21旁边运动。
根据另一个方面，例如，在第二大致竖直延伸的框架部件21的底端附近布置有锁定机构24，所述锁定机构被构造成使得能够将第一和第二大致竖直延伸的框架部件11、21连接和断开连接。
当第二大致竖直延伸的框架部件21被稳定地安装并且锁定机构24没有将第一和第二大致竖直延伸的框架部件11、21连接时，第一大致竖直延伸的框架部件11的底端自由地水平运动，同时框架部件11、21之间的铰接的连接构造22容许第一大致竖直延伸的框架部件11在第一大致竖直延伸的框架部件11的顶端附近围绕水平的倾斜轴线转动，同时可运动地布置的安装结构23容许第一大致竖直延伸的框架部件11的顶端下降和上升。
图5示出根据图4的设备处于第一大致竖直延伸的框架部件11的顶端已经向下运动并且第一大致竖直延伸的框架部件11的底端已经在表面上水平地运动的阶段。设备可以被构造成容许第一大致竖直延伸的框架部件11的顶端一直下降至第二大致竖直延伸的框架部件21的底端附近。
根据在图4和图5中不直接地可见的又一个方面，与第二大致竖直延伸的框架部件21功能性连接地布置有驱动机构27，以沿着第二大致竖直延伸的框架部件21或在第二大致竖直延伸的框架部件21旁边驱动安装结构23。当与第一大致竖直延伸的框架部件11机械连接时，在所述第一大致竖直延伸的框架部件的顶端附近，驱动机构27可以使第一大致竖直延伸的框架部件11的顶端运动。
用来驱动安装结构23的驱动机构27可以为类似于驱动机构17的构造，所述驱动机构17驱动成像装置14、15的支撑构造12。
根据一个方面，用来驱动安装结构23的驱动机构27包括链传动。
根据又一个方面，锁定机构24包括在图4和图5中不直接可见的移位机构25，以在锁定机构24使第一和第二大致竖直延伸的框架部件11、21断开连接时使第一大致竖直延伸的框架部件11的底端远离第二大致竖直延伸的框架部件21运动一段距离。
根据附图中未详细示出的一个方面，例如，锁定机构24包括马达驱动布置，所述马达驱动布置具有分别位于动力化结构和第一大致竖直延伸的框架部件11的侧部上的匹配构件。
锁定机构24可以进一步包括引导构造，所述引导构造被构造成在第一大致竖直延伸的框架部件11的底端朝向锁定机构24运动时将第一大致竖直延伸的框架部件11的底端一直引导至锁定机构24上。
根据又一个方面，并且如作为示例在图4和图5中所示出的，第一大致竖直延伸的框架部件11在它的底端附近包括至少一个轮或辊26。
根据另一个方面，代替轮或辊，被设计成在表面上滑动的结构可以布置于第一大致竖直延伸的框架部件11的底端处。
根据一个方面，例如并且如图6中所示，用于成像装置14、15的呈台架的形式的支撑构造12基本上不完全地环绕成像装置14、15，而是主要或唯一地用作用于保持成像装置14、15的支撑结构、以及用作被布置至台架以围绕轴线驱动成像装置14、15的结构的支撑结构。这种解决方案使得能够实现的台架更轻并且提供至成像装置14、15之间的体积的更好的通路，无论是在物理上还是考虑对该体积可以具有清晰的视线的区域。
图7作为框图示出适用于在根据本公开的设备中使用的控制***的部件的示例。在各种实施例中，并非所有这些特征都必须存在于设备的控制***中。根据图7的控制***被构造成使得能够首先控制X射线源和图像检测器的操作。控制X射线源和图像检测器的操作的部件可以包含物理上布置至X射线源和/或图像检测器和/或布置在设备中的其它地方的部件。图7的控制***进一步控制设备的各种驱动装置，比如使得由支撑构造所支撑的成像装置、支撑构造本身以及患者支撑件的调节机构运动的那些驱动装置。在包含第一和第二大致竖直延伸的框架部件两者的实施例的情况下，控制***还可以控制例如对如上所述的安装结构的驱动。进一步，在设备包括用来使第一和第二大致竖直延伸的框架部件连接和断开连接的动力化的锁定机构的情况下，控制***还可以控制锁定机构的驱动装置。总的来说，控制***可以被布置成控制所有上面讨论的操作或其任何部分。

Claims (22)

1.一种牙科或医用CT成像设备，包括：
-第一大致竖直延伸的框架部件11，所述第一大致竖直延伸的框架部件包括顶端和底端；
-支撑构造12，所述支撑构造从所述第一大致竖直延伸的框架部件11基本上水平地延伸；
-安装至所述支撑构造12的X射线源14和图像检测器15，所述X射线源和图像检测器一起形成X射线成像装置14、15；
-第一驱动机构16，所述第一驱动机构被布置成使所述成像装置14、15围绕轴线13运动；
-第二驱动机构17，所述第二驱动机构被布置成使所述支撑构造12沿与所述大致竖直延伸的框架部件11延伸的方向大致上平行的方向运动；
-患者支撑件18；
-控制***；
其特征在于，所述患者支撑件18为这样的结构：所述结构机械地连接至所述第一大致竖直延伸的框架部件11并且大致上平行于所述第一大致竖直延伸的框架部件11延伸，并且所述患者支撑件具有与所述第一大致竖直延伸的框架部件11基本相同的长度。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一大致竖直延伸的框架部件11的长度在220厘米与260厘米之间，或者所述大致竖直延伸的框架部件11的长度为约240厘米。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述患者支撑件18的长度为所述第一大致竖直延伸的框架部件11的长度的80-90％。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的设备，其特征在于，所述患者支撑件18沿第一方向具有较长的尺寸，并且沿正交于所述第一方向的第二方向具有较短的尺寸。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的设备，其特征在于，所述患者支撑件18至少沿所述第一方向至少对于其主要部分为射线可透过的。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述患者支撑件18的射线可透过的部分具有与所述第一大致竖直延伸的框架部件11基本相同的长度。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于，所述患者支撑件18沿所述第一方向至少在其端部中的任一个处包括射线不可透过的部段。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述患者支撑件18的射线可透过的所述部分的沿所述第一方向的长度为所述第一大致竖直延伸的框架部件11的长度的80-90％。
9.根据权利要求1-8中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括第一连接构造19、20，所述第一连接构造将所述患者支撑件18机械地连接至所述第一大致竖直延伸的框架部件11，所述第一连接构造19、20包括患者支撑件调节机构19’、20’，所述患者支撑件调节机构被构造成能够使所述患者支撑件18更靠近和更远离所述第一大致竖直延伸的框架部件11移位。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备包括被布置成与所述患者支撑件调节机构19’、20’功能性连接的第三驱动机构19”、20”。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述患者支撑件调节机构19’、20’包括第一调节机构19’和第二调节机构20’，所述第一调节机构与它的包括于所述第三驱动机构19”、20”中的驱动机构19”一起大致上布置于所述第一大致竖直延伸的框架部件11的顶端处，所述第二调节机构与它的包括于所述第三驱动机构19”、20”中的驱动机构20”一起大致上布置于所述第一大致竖直延伸的框架部件11的底端处。
12.根据权利要求10或11所述的设备，其特征在于，所述控制***被构造成控制被布置成与所述患者支撑件调节机构19’、20’功能性连接的所述第三驱动机构19”、20”。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述控制***被构造成控制所述第一连接构造19、20，所述第一连接构造包括：大致上布置于所述第一大致竖直延伸的框架部件11的顶端处的第一调节机构19’以及它的驱动机构19”；以及大致上布置于所述第一大致竖直延伸的框架部件11的底端处的第二调节机构20’以及它的驱动机构20”，以在调节所述第一大致竖直延伸的框架部件11与患者支撑件18之间的距离时在所述第一大致竖直延伸的框架部件11的顶端和底端处在所述第一大致竖直延伸的框架部件与患者支撑件之间保持相同的距离。
14.根据权利要求1-13中的任一项所述的设备，其特征在于，所述第二驱动机构17被布置成使所述支撑构造12沿着所述第一大致竖直延伸的框架部件11或者在所述第一大致竖直延伸的框架部件旁边运动。
15.根据权利要求1-14中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括机械地连接至所述第一大致竖直延伸的框架部件11的第二大致竖直延伸的框架部件21，所述第二大致竖直延伸的框架部件21具有与所述第一大致竖直延伸的框架部件11基本相同的长度。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，在所述第一大致竖直延伸的框架部件11、12的顶端附近布置有铰接的连接构造22，以机械地连接所述第一大致竖直延伸的框架部件11和第二大致竖直延伸的框架部件21，并且以容许所述第一大致竖直延伸的框架部件11相对于所述第二大致竖直延伸的框架部件21围绕水平的倾斜轴线倾斜。
17.根据权利要求16或17所述的设备，其特征在于，在与所述铰接的连接构造22的连接中，在所述第二大致竖直延伸的框架部件21的侧部上布置有安装结构23。
18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，所述安装结构23被布置成能够沿着所述第二大致竖直延伸的框架部件21或在所述第二大致竖直延伸的框架部件旁边运动。
19.根据权利要求17或18所述的设备，其特征在于，布置有与所述第二大致竖直延伸的框架部件21功能性连接的第四驱动机构27，以沿着所述第二大致竖直延伸的框架部件21或在所述第二大致竖直延伸的框架部件旁边驱动所述安装结构23。
20.根据权利要求15-19中的任一项所述的设备，其特征在于，在所述第二大致竖直延伸的框架部件21的底端附近布置有锁定机构24，所述锁定机构被构造成能够使所述第一大致竖直延伸的框架部件11和第二大致竖直延伸的框架部件21连接和断开连接。
21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，所述锁定机构24包括移位机构25，所述移动机构被构造成在所述锁定机构使所述第一大致竖直延伸的框架部件11和第二大致竖直延伸的框架部件21断开连接时将所述第一大致竖直延伸的框架部件22的底端推动远离所述第二大致竖直延伸的框架部件21一段距离。
22.根据权利要求1-21中的任一项所述的设备，其特征在于，所述第一大致竖直延伸的框架部件11在其底端附近包括至少一个轮或辊26、或者设计成在表面上滑动的结构。
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