CN101027947A - 带有履带驱动器的解剖成像系统 - Google Patents

带有履带驱动器的解剖成像系统 Download PDF

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Abstract

解剖成像系统包括：CT机；和安装到CT机基部的运输机构，其中运输机构包括用于在扫描期间相对于患者精确地移动CT机的微调移动机构。解剖成像系统包括：CT机；和安装到CT机基部的运输机构，其中运输机构包括：用于相对地快速地经过房间距离运输CT机的粗调移动机构；和用于在扫描期间相对于患者精确地移动CT机的微调移动机构。成像系统包括：扫描器；和安装到扫描器基部的运输机构，其中运输机构包括：用于相对地快速地经过房间距离运输扫描器的粗调移动机构；和用于在扫描期间相对于被扫描物体精确地移动扫描器的微调移动机构。用于扫描患者的方法包括：提供解剖成像系统，系统包括：CT机；和安装到CT机基部的运输机构，其中运输机构包括：用于相对地快速地经过房间距离运输CT机的粗调移动机构；和用于在扫描期间相对于患者精确地移动CT机的微调移动机构；使用粗调移动机构将CT机经过房间距离运输到患者处，和扫描患者，同时以微调移动机构相对于患者精确地移动CT机。用于扫描患者的方法包括：将CT机经过房间距离移动到患者处；和扫描患者，同时在扫描期间相对于患者精确地移动CT机。用于扫描物体的方法，包括：将扫描器经过房间距离移动到物体处；和扫描物体，同时在扫描期间相对于物体精确地移动扫描器。

Description

带有履带驱动器的解剖成像系统
待决现有专利申请的参考
本专利申请要求了如下优先权：
(i)2005年4月11日由Andrew P.Tybinkowski等人提交的“Anatomical Imaging System with Centipede Drive”的待决现有美国临时专利申请序号No.60/670,164(律师案卷号No.NLOGICA-1PROV)；和
(ii)2004年7月30日由Bernard Gordon等人提交的“AnatomicalScanning System”的待决现有美国临时专利申请序号No.60/593,001(律师案卷号No.NLOGICA-14 PROV)。
以上确定的两个专利申请在此通过参考合并。
技术领域
本发明一般地涉及解剖成像系统，且更特定地涉及利用计算机断层(CT)系统等的解剖成像系统的类型。
背景技术
中风在美国是第三位的致死原因(每年导致大约177000例死亡)且是第一位的导致长期残疾的原因(几乎影响到5百万人)。中风由供血异常导致的突发性脑损伤或脊髓损伤引起。
中风典型地以如下的两种形式之一发生：(i)因血管破裂而发生的出血性中风；和(ii)因血管阻塞而发生的缺血性中风。
快速诊断是中风处理的关键性部分。这是因为用于缺血性中风的治疗可能是对出血性中风的治疗禁忌的，且此外特定的治疗的有效性可能是对时间敏感的。特别地，唯一被认可的用于急性缺血性中风的疗法，即给药组织血纤维蛋白酶原激活剂(tPA)以消除凝块，对于出血性中风是禁忌的。此外，如果在缺血性中风发作三小时内给药tPA，则tPA最有效。然而，目前的诊断时间(即需要识别患者是否患有中风且识别中风的属性是出血性中风还是缺血性中风的时间)经常超过此3小时的时间窗。作为结果，仅缺血性中风的受害者的部分被正确地以tPA治疗。
一般地需要成像以：(i)从其他情况中辨别中风；(ii)辨别中风的不同类型(即出血性中风或缺血性中风)；和(iii)确定合适的治疗。计算机断层(CT)已作为在诊断中风中的关键成像形式出现。包括非增强CT、CT血管造影和CT灌注的CT扫描提供了用于诊断和治疗中风的必需的和充足的信息。
然而，不幸的是，甚至在最好的医院中，在急诊室(其中患者典型地首先被接收)和放射部(其中典型地放置CT机)之间的往返时间可经常需要数小时。作为结果，在将患者从急诊室运输到CT机且再次运回中所花费的时间可能消耗能损害患者的治疗的关键时间。
因此，存在对新的改进的CT机的需要，它特别地很好地适合于在中风应用中的使用。
发明内容
本发明包括解决前述问题的新的且改进的解剖成像系统。更特定地，本发明包括小的、移动CT机，它可以移动到患者处，使得能在患者当前的位置对患者扫描，因此显著地降低了诊断时间。移动CT机可以位于急诊室内，被容易直接地运输到患者的床位旁，且与要求运输患者的传统的固定位置CT机相比提供了有利的图像质量。
实质上，新的CT机通过允许患者在急诊室内同时保持在其轮床上被扫描而消除了传统的运输延迟。
更特定地，对于传规的CT机，CT机被固定到合适的位置，典型地在放射部内。将患者移动到CT机处、放置在精确前进的患者平台上，且然后扫描设备保持静止而使用精确前进的患者平台使患者前进到CT机的扫描区内。作为对比，对于本发明的新的CT机，患者保持在急诊室内其轮床上，CT机移动到患者处，且然后在患者保持静止的同时，CT机相对于患者精确前进，使得CT机的扫描区相对于患者移动。因此，本发明的新的CT机可以用轮子行进到急诊室内的位置，且同时被扫描的患者保持在其轮床上，而不将患者从急诊室移动到放射部且然后从轮床上移下并放到传统的固定位置CT机的移动平台上。
作为此新颖的CT扫描处理方法的结果，新的CT机要求用于在扫描过程期间相对于患者移动整个CT机的精确前进的机构。
为此，本发明提供了新颖的履带(centipede belt)驱动器，它提供了扫描期间CT机相对于患者的高精确的移动。特别地，履带驱动器设计为当在患者四周移动CT机时，提供了与常规CT机当相对于其固定的扫描区移动精确前进的患者平台时所提供的精确度大体上相同程度的精确度。
优选地，新颖的CT机包括两个运输机构：一个用于在扫描前相对地快速地经过房间距离移动CT机，且一个用于在扫描期间相对于患者精确地移动CT机。
在本发明的一个优选形式中提供了解剖成像系统，包括：
CT机；和
安装到CT机基部的运输机构，其中运输机构包括用于在扫描期间相对于患者精确地移动CT机的微调移动机构。
在本发明的另一个优选形式中提供了成像系统，包括：
CT机；和
安装到CT机基部的运输机构，其中运输机构包括：
用于相对地快速地经过房间距离运输CT机的粗调移动机构；和
用于在扫描期间相对于患者精确地移动CT机的微调移动机构。
在本发明的另一个优选形式中提供了成像系统，包括：
扫描器；和
安装到扫描器基部的运输机构，其中运输机构包括：
用于相对地快速地经过房间距离运输扫描器的粗调移动机构；和
用于在扫描期间相对于被扫描物体精确地移动扫描器的微调移动机构。
在本发明的另一个优选形式中提供了用于扫描患者的方法，包括：
提供解剖成像系统，系统包括：
CT机；和
安装到CT机基部的运输机构，其中运输机构包括：
用于相对地快速地经过房间距离运输CT机的粗调移动机构；和
用于在扫描期间相对于患者精确地移动CT机的微调移动机构；
使用粗调移动机构将CT机经过房间距离运输到患者处，和
扫描患者，同时以微调移动机构相对于患者精确地移动CT机。
在本发明的另一个优选形式中提供了用于扫描患者的方法，包括：
将CT机经过房间距离移动到患者处；和
扫描患者，同时在扫描期间相对于患者精确地移动CT机。
在本发明的另一个优选形式中提供了用于扫描物体的方法，包括：
将扫描器经过房间距离移动到物体处；和
扫描物体，同时在扫描期间相对于物体精确地移动扫描器。
附图说明
通过下面的本发明的优选实施例的详细描述，本发明的这些和其他目的和特征将更完全地披露或明显地描述，该优选实施例与附图一起考虑，其中类似的数字指类似的零件，各图为：
图1至图6为示出了根据本发明形成的新颖的CT机的外部的一系列视图；
图7为示出了CT机的新颖的运输机构的CT机底视图；
图8至图10示出了CT机的粗调移动机构和固定到CT机框架上的微调移动机构；
图11至图14示出了CT机的粗调移动机构的构造的细节；和
图15至图25示出了CT机的微调移动机构的构造的细节。
具体实施方式
CT机5
首先观察图1至图6，图中示出了根据本发明形成的新颖的CT机5。CT机5一般地包括支撑了环形体15的基部10。环形体15限定了中心开口20。基部10和环形体15一起组成了用于扫描定位在中心开口20内的患者解剖结构的设备。这样的扫描设备典型地包括旋转X射线源和X射线检测器，以及多种用于控制设备且处理获取的数据以生成CT扫描的电子硬件和软件。这样的扫描设备可以是在本领域中已知类型的。
CT机5也包括将在下文中讨论的新颖的运输机构100。
运输机构100
如上所述，CT机5意图于移动到患者处，且然后扫描患者同时患者在其轮床上保持静止。
为此，在本发明的一个优选形式中且从图7中可见，CT机5优选地包括运输机构100，运输机构100包括用于移动CT机5的两个不同的机构：(i)用于快速地运输CT机5经过显著的距离(例如经过房间到患者处)的粗调移动机构105；和(ii)用于精确地移动CT机5经过小距离(例如在扫描期间相对于患者移动)的微调移动机构110。如将在下文中讨论，微调移动机构110优选地包括前述的履带驱动器，用于在扫描期间相对于患者精确地移动CT机。
如在图8至图10中可见，粗调移动机构105和微调移动机构110都固定到基部10的框架115，使得它们能替换地支撑CT机5。
粗调移动机构105
粗调移动机构105用于快速地运输CT机5经过显著的距离(例如经过房间到患者处)。更特定地，且现在从图8至图14可见，粗调移动机构105优选地包括两个相同的分开的脚轮单元117，脚轮单元117协作以形成粗调移动机构105。
每个脚轮单元117包括具有可旋转地安装到其上的一对脚轮125的底盘120。底盘120可移动地安装到支撑块130，且支撑块130又固定到框架115。更特定地，底盘120通过一对滑杆135可移动地安装到支撑块130且支撑块130可滑动地接收在滑动壳体140内，滑动壳体140固定到支撑块130。安装到支撑块130上的促动器(液压促动器或其他促动器)145使其促动器杆150接合底盘120。如上所述，支撑块130固定到CT机5的框架115。
作为此构造的结果，当希望在粗调移动机构105上在四周移动CT机5时，粗调移动机构105如下运行。两个脚轮单元117以协作的方式运行，使得它们的促动器(液压促动器或其他促动器)145延伸它们的促动器杆150，以导致底盘120从支撑块130向下突出，以此导致脚轮125与地板接合且将CT机5支撑在脚轮125上。CT机5然后可以在脚轮125上在房间四周操纵。当希望使用CT机5用于扫描时，粗调移动机构105如下运行。两个脚轮单元117以协作方式运行，使得它们的促动器(液压促动器或其他促动器)145收回它们的促动器杆150，以导致底盘120向支撑块130返回，以此将CT机5的微调移动机构110可靠地就位在地板上。
在一个构造中，粗调移动机构105包括两个相同的脚轮单元117，使得在患者的每侧放置有一个脚轮单元117。替代地，可提供多于两个脚轮单元117(例如三个或四个)，且它们可以以任何希望的构造围绕CT机5的基部10分布。
微调移动机构110
微调移动机构110用于在扫描期间相对于患者精确地移动CT机5。更特定地且现在从图7和图9中可见，微调移动机构110优选地包括两个相同的分开的履带驱动单元153，它们协作以形成微调移动机构110。
然后观察图15至图25，每个履带驱动单元153包括固定到框架115的底盘155。底盘155优选地包括两个半体(图18)，它们固定在一起以形成带有内部空间的单壳体。底盘155具有可驱动地安装到其上的带160。更特定地，底盘155包括可旋转地安装到其上的一对驱动齿轮165(有时称为调速滑轮)。驱动齿轮165包括与形成在带160内部上的配对肋(未示出)接合的齿170，使得当驱动齿轮165旋转时，其旋转运动传递到带160。优选地，齿170具有弓形构造，以在相邻的齿和驱动带之间提供均匀的接合，因此允许在驱动齿轮和驱动带之间精确的运动传递。一个或多个马达175固定到底盘155。马达175优选地位于履带驱动单元内部以节省空间。传动带180将马达175的驱动轴连接到驱动齿轮165的至少一个，以此一个或多个马达175可以用于使带160旋转且因此驱动单元。
如在图18至图25中示出的一个的悬架单元185，或在带驱动领域中已熟知的类型的另一个悬架单元优选地在带160内部内固定到底盘155，以将CT机5的载荷在多个辊子间分配且分配到带160上。在一个优选构造中，悬架单元185包括(图21至图25)以一对摇臂195平衡的一对辊子组件190，摇臂195安装在轴200上且以四个弹簧205平衡。如果需要，则也可以提供另外的悬架辊子(例如在图18至图20中的辊子210)。
作为此构造的结果，当希望在微调移动机构110上移动CT机5时，CT机5降低到微调移动机构105上(即通过收回粗调移动机构105的脚轮125)，且然后微调移动机构110如下运行。两个履带驱动单元153以协作方式运行，使得它们的马达175使驱动齿轮165旋转，以此使带160旋转且因此使CT机5精确地前进(即相对于患者前进)。
履带驱动单元153设计为相对于患者以如下两个运动之一移动CT机：(1)用于切片扫描的使用离散的步长的分度的移动；和(2)用于螺旋扫描的使用大体上连续运动的平滑移动。履带驱动单元153通过使用前述的与地板接合的驱动带160实现此移动，这提供了需要的精确的移动和可重复性。
履带驱动系统优选地构造为允许多方向患者扫描，即在前方向和后方向的扫描。
在本发明的优选实施例中使用了两个独立的履带驱动单元153，在患者每侧一个。两个履带驱动单元以协作的方式驱动，以实现希望的精确的移动。在此方面应认识到，因为使用了两个独立的带驱动器，在部件或外部条件(例如地板倾斜)中的差异可能造成偏摇效果。这通过分别地以合适的速率驱动每个带来解决。
反馈系统优选地用于保证每个履带驱动单元153以希望的速度移动。编码器装置(例如光学编码器或旋转电位计或其他装置)可以用于确定驱动齿轮移动的速率，以调节带的移动。在此方面应认识到，考虑到与CT扫描相关的非常小的移动，可能出现驱动带160的滞后问题。编码器装置也可以用于识别和补偿任何这样的滞后。
在一个构造中，微调移动机构105包括两个相同的履带驱动单元153，使得两个相同的驱动器跨骑过患者。替代地，CT机可以在患者的每侧提供有轮子，且可以提供单个的履带驱动单元153以在扫描移动期间移动带轮子的组件。
使用
根据本发明，运输机构100可用于移动CT机5，如下所述。最初，CT机5在其粗调移动机构105上通过导致促动器(液压促动器或其他促动器)145延伸它们的促动器杆150而升起，以此导致脚轮125与地板接合且将CT机5支撑在脚轮125上。CT机5可以然后在房间四周在其脚轮125上操纵，即使得平躺在轮床上的患者可以定位在CT机5的中心开口20内而不将患者移开轮床。然后，粗调移动机构105运行为使得脚轮单元117收回其促动器杆150以导致底盘120向其支撑块130返回，以此允许微调移动机构110的驱动带160与地板接合。然后，当开始扫描时，马达175用于在扫描期间使带160相当于患者精确地前进，且因此使CT机5相当于患者精确地前进。
因此，在本发明的一个优选形式中，微调移动机构110仅在扫描过程期间运行。更特定地，在扫描前，CT机在粗调移动机构105上移动到患者处；然后，微调移动机构105与地板接合且在扫描期间微调移动机构105运行，以在扫描过程期间将CT机相对于患者移动。替代地，当微调移动机构110能合理地具有快速率的速度的情况中，粗调移动机构105可以完全地省略且仅提供微调移动机构110。
应用到其他类型的扫描系统
应认识到的是本发明不限制于使用在医疗应用中，或的确不限制于与CT机一起使用。因此，例如本发明可以与用于非医疗应用的CT机有关地使用，例如与用于扫描无生命物体的CT机一起使用。此外，本发明可以与非CT类扫描系统一起使用。实质上本发明具有到任何要求相对于被扫描的物体精确地移动的扫描设备的应用。因此，例如本发明可以结合其他类型的扫描器使用。
修改
将认识到的是，根据本披露，对于本领域技术人员，本发明的再进一步的实施例将是显见的。应理解的是，本发明决不限制于在此披露和/或在附图中示出的特定的构造，而是也包括任何在本发明的范围内的修改或等价物。

Claims (20)

1.一种解剖成像系统，其包括：
CT机；和
安装到CT机基部的运输机构，其中运输机构包括用于在扫描期间相对于患者精确地移动CT机的微调移动机构。
2.根据权利要求1所述的系统，其中微调移动机构构造为使用离散步长的分度的移动相对于患者移动CT机，以此使得能切片扫描。
3.根据权利要求1所述的系统，其中微调移动机构构造为使用大体上连续的移动相对于患者移动CT机，以此使得能螺旋扫描。
4.根据权利要求1所述的系统，其中微调移动机构包括至少一个履带驱动单元。
5.根据权利要求4所述的系统，其中该至少一个履带驱动单元包括用于可旋转地支撑驱动带的底盘、至少一个用于驱动地与驱动带接合的驱动齿轮和至少一个用于驱动该至少一个驱动齿轮的驱动马达。
6.根据权利要求4所述的系统，其中微调移动机构包括两个履带驱动单元。
7.根据权利要求6所述的系统，其中在患者的每一侧布置一个履带驱动单元。
8.根据权利要求1所述的系统，其中运输机构进一步包括用于相对地快速地经过房间距离运输CT机的粗调移动机构。
9.根据权利要求8所述的系统，其中粗调移动机构包括至少一个脚轮单元。
10.根据权利要求9所述的系统，其中粗调移动机构包括两个脚轮单元。
11.根据权利要求10所述的系统，其中在患者的每一侧布置一个脚轮单元。
12.根据权利要求8所述的系统，其中运输机构构造为使得CT机为：(i)由粗调移动机构运输同时CT机经过房间距离移动到患者处；和(ii)相对于患者由微调移动机构精确地移动，同时患者被CT机扫描。
13.根据权利要求8所述的系统，其中粗调移动机构包括促动器，用于：(i)将粗调移动机构的部分延伸到微调移动机构的部分下方，以此CT机将通过粗调移动机构的部分支撑；和(ii)将粗调移动机构的部分收回到微调移动机构的部分上方，以此CT机将通过微调移动机构的部分支撑。
14.一种解剖成像系统，其包括：
CT机；和
安装到CT机基部的运输机构，其中运输机构包括：
用于相对地快速地经过房间距离运输CT机的粗调移动机构；和
用于在扫描期间相对于患者精确地移动CT机的微调移动机构。
15.根据权利要求14所述的系统，其中粗调移动机构包括两个脚轮单元，其中在患者的每一侧布置一个脚轮单元，且微调移动机构包括两个履带驱动单元，其中在患者的每一侧布置一个履带驱动单元。
16.根据权利要求14所述的系统，其中粗调移动机构包括促动器，用于：(i)将粗调移动机构的部分延伸到微调移动机构的部分下方，以此CT机将通过粗调移动机构的部分支撑；和(ii)将粗调移动机构的部分收回到微调移动机构的部分上方，以此CT机将通过微调移动机构的部分支撑。
17.一种成像系统，其包括：
扫描器；和
安装到扫描器基部的运输机构，其中运输机构包括：
用于相对地快速地经过房间距离运输扫描器的粗调移动机构；和
用于在扫描期间相对于被扫描物体精确地移动扫描器的微调移动机构。
18.一种用于扫描患者的方法，其包括：
提供解剖成像系统，该系统包括：
CT机；和
安装到CT机基部的运输机构，其中运输机构包括：
用于相对地快速地经过房间距离运输CT机的粗调移动机构；和
用于在扫描期间相对于患者精确地移动CT机的微调移动机构；
使用粗调移动机构将CT机经过房间距离运输到患者处，和
扫描患者，同时以微调移动机构相对于患者精确地移动CT机。
19.一种用于扫描患者的方法，其包括：
将CT机经过房间距离运输到患者处；和扫描患者，同时在扫描期间相对于患者精确地移动CT机。
20.一种用于扫描物体的方法，其包括：
将扫描器经过房间距离移动到物体处；和
扫描物体，同时在扫描期间相对于物体精确地移动扫描器。
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