CN101209209B - 放射摄影系统 - Google Patents

Abstract

提供了放射摄影系统(100)，其中可以使用电缆自由地操纵单一的X射线检测器，且放射摄影系统可以防止操作者或患者被电缆困扰。放射摄影系统(100)包括：构造为在二维对暴露于对象的辐射放射摄影和输出辐射图像数据的放射摄影板(5)，用于向放射摄影板供给电力和传递辐射图像数据的电缆(6)，用于在预先确定的方向上运输电缆的运输单元(8)，提供在运输单元内来调整电缆长度的电缆长度调整单元(7)，和构造为根据从电缆长度调整单元到放射摄影板的电缆的斜置方向移动运输单元的移动控制单元(72)。

Description

放射摄影系统

技术领域

本发明涉及放射摄影系统(辐射CR(计算机放射摄影)系统)，且更具体地涉及X射线放射摄影系统。特别地，本发明涉及能以分开的方式进行立架型X射线放射摄影和平台型X射线放射摄影的放射摄影系统。

背景技术

在诊断患者中，使用X射线放射摄影系统根据患者的疾病或创伤的状态获得直立状态或在平台上躺倒状态的患者X射线放射检查图像。在此情况中，X射线放射摄影系统能将平台旋转到患者的直立状态且在此状态进行X射线放射摄影。然而，提供用于旋转平台同时承受患者的重量的机构的费用非常高。

考虑到此点，可以提供具有立架上的光接收表面和平台上的光接收表面的X射线放射摄影系统。根据这样的构造，当患者保持直立或躺倒在平台上时，可以容易地获得X射线放射检查图像(例如，日本专利公布No.2002-247289)。

然而，在立架的光接收表面和平台的光接收表面上分别布置X射线检测器费用高。另外，如果X射线检测器的移动范围被限制为类似于布置在立架上的X射线检测器或布置在平台上的X射线检测器，迫使患者在获得腕部或踝部的X射线放射检查图像的情况中采取强迫的姿势。考虑到此点，优选的是制成能自由地操纵的单一的X射线检测器。然而，即使仅制成能使用电缆自由地操纵的单一的X射线检测器，如果电缆放置在涉及到的房间内的地板表面上，也担心操作者或患者可能绊倒在电缆上且摔倒。

因此，本发明的目的是提供X射线放射摄影系统，其中能自由地操纵单一的X射线检测器而不导致对操作者或患者的妨碍。

本发明的目的是提供放射摄影系统，其中能使用电缆自由地操纵单一的X射线检测器，且该放射摄影系统防止操作者或患者被电缆困扰。本发明的另一个目的是作为使用单一的X射线检测器的结果降低制造成本和维护成本。

发明内容

在本发明的第一方面中提供了放射摄影系统，包括：构造为在二维对暴露于对象的辐射放射摄影和输出辐射图像数据的放射摄影板，用于向放射摄影板供给电力和传递辐射图像数据的电缆，用于在预先确定的方向上运输电缆的运输单元，提供在运输单元内来调整电缆长度的电缆长度调整单元，和构造为根据电缆长度调整单元到放射摄影板的电缆的斜置方向移动运输单元的移动控制单元。

根据在此第一方面中的放射摄影系统，运输单元根据电缆长度调整单元到放射摄影板的电缆的斜置方向移动。因此，电缆长度调整单元在放射摄影板的移动方向上移动且因此在放射摄影板和电缆之间任何无用的拉力不发生。操作者可以移动放射摄影板而不感觉到电缆6的重量。

在本发明的第二方面中，运输单元和电缆长度调整单元布置在诊断室内的天花板内。

根据在此第二方面中的放射摄影系统，电缆不位于诊断室内的地板上，因为运输单元和电缆长度调整单元布置在诊断室的天花板内。不担心操作者或患者可能绊倒在电缆上且摔倒。因为运输单元和电缆长度调整单元在安装位置的方向上移动放射摄影板，电缆6垂直地从天花板向下延伸且因此不妨碍操作者或患者的运动。

在本发明的第三方面中的放射摄影系统进一步地包括用于检测电缆的斜置方向的检测器。

根据在此第三方面中的放射摄影系统，通过检测器检测电缆的斜置。在检测器中包括具有机械接触的传感器或使用激光或电磁来以非接触方式检测斜置的传感器。不特别地限制检测器的类型。

根据在本发明的第四方面中的放射摄影系统，运输单元的移动速度根据由检测器检测到的斜置方向的角度改变。

根据此放射摄影系统，可以增加操作者的工作效率。即，当从当前位置向远处位置移动放射摄影板时，电缆6在很大程度上斜置。在此情况中，运输单元可以加速，然后当接近希望的位置和当电缆的斜置角度减小时，运输单元可以减速。

在本发明的第五方面中，放射摄影板具有用于调整电缆长度的调整开关。

根据在此第五方面中的放射摄影系统，当调整电缆长度时电缆长度必须是可改变的。另一方面，一旦调整电缆长度后，电缆长度必须被固定到已调整的长度。在此情况中，因为放射摄影板提供有调整开关，操作者可以以持握放射摄影板的手来按下相同的开关且因此操作是简单的。

在本发明的第六方面中，运输单元包括构造为在预先确定的方向移动的第一运输单元和构造为在垂直于预先确定的方向的方向移动的第二运输单元。

根据在此第六方面中的放射摄影系统，运输单元可以自由地在所谓的XY平面内移动。即，无论放射摄影板可以放置在诊断室内的哪个位置，电缆可以垂直地从天花板向下延伸。平台等的布局可以在诊断室内任意地设置。

在本发明的第七方面中的放射摄影系统进一步地包括用于在直立状态对对象放射摄影的立架和用于在躺倒状态对对象放射摄影的平台，立架和平台每个提供有接收搁架，用于在其内插入放射摄影板。

因为在此第七方面中的放射摄影系统具有立架和平台且用于在其内插入放射摄影板的接收搁架分别形成在立架和平台内，系统可以容易地设置为典型的放射摄影模式。另外，因为单一的放射摄影板可以用于立架和平台，可以达到降低成本。

在本发明的第八方面中，放射摄影板具有用于抓紧放射摄影板自身的手柄，且在第五方面中的调整开关布置在手柄内或手柄附近。

在根据此第八方面的放射摄影系统中，因为放射摄影板具有用于抓紧放射摄影板自身的手柄，操作者容易拉出电缆。另外，因为电缆长度调整开关提供在手柄内或手柄附近，操作是简单的。

在本发明的第九方面中，电缆长度调整单元具有用于卷起电缆的卷轴和用于拉电缆的弹簧。

根据在此第九方面中的放射摄影系统，可以使用卷取卷轴调整电缆长度，卷取卷轴利用了弹簧。因为使用了弹簧，结构简单。另外，因为不用电，可以降低管理和维修的成本。

根据本发明的放射摄影系统，单一的放射摄影板可以自由地通过使用连接到相同的板的电缆操纵。进一步地，不担心操作者或患者受到电缆的困扰。

附图说明

图1是示出了用于获得患者的X射线放射检查图像的根据本发明第一实施例的X射线放射摄影系统100的构造的透视图；

图2是示出了第一实施例的X射线放射摄影系统100的构造的方框图；

图3是示出了电缆长度调整单元7和运送器8的构造的透空图；

图4(a)是根据运送器8和电缆6的倾斜改变驱动速度的流程图，且图4(b)是电缆长度调整单元7的放大图；

图5示出了与平板检测器5的部件有关的详细构造和在第一实施例的操作控制台110内进行的图像处理；和

图6是示出了在根据本发明的第二实施例的X射线放射摄影系统100的构造中的电缆长度调整单元7和运送器8的透空图。

具体实施方式

《第一实施例》

<X射线放射摄影系统的完整构造>

图1是示出了用于获得患者的X射线放射检查图像的X射线放射摄影系统100(CR：计算机放射摄影)的构造的透视图。系统概略地包括患者躺倒在其上的平台42、用于在患者的直立状态放射摄影的立架32、用于照射X射线的X射线管92、用于检测穿过患者的X射线的平板检测器5和操作控制台110。操作控制台110基于从平板检测器5传递到它的图像数据在显示器112上显示了X射线放射检查图像。X射线供电单元提供在操作控制台110内来为X射线管92提供电力。

X射线管92从诊断室内的天花板上通过能延长和收缩的支撑杆94悬垂。X射线管92由X射线供电单元驱动且又驱动了准直器(未示出)以指定照射场且发射X射线束。平板检测器5从天花板通过柔性电缆6悬垂。X射线放射摄影系统100布置在诊断室201内(见图2)。操作控制台110可以布置在与诊断室201分开的操作室内。

平板检测器5可以插入到接附到立架32的立架检测器接收搁架34内，且也可插入到提供在平台42内的平台检测器接收搁架44内。平板检测器5可以通过电缆6布置在任意位置，且因此也可以布置在不同于立架检测器接收搁架34和平台检测器接收搁架44的任何其他部分。例如，当需获得骨折的腕部的X射线放射检查图像时，平板检测器5可以放置在案(未示出)上且可以将腕部放在其上且进行放射摄影。

图2是示出了此实施例的X射线放射摄影系统100的构造的方框图。X射线放射摄影系统100布置在诊断室201内。支撑了X射线管92的支撑杆94从指示为203的天花板悬垂。因此，保证了充足的地板空间且操作者或患者可以容易地移动。X射线管92连接到X射线管控制器98，X射线管控制器98又连接到X射线供电单元99。以此布置，预先确定的X射线可以施加到患者。具有用于限制X射线的照射范围的孔口的准直器(未示出)提供在X射线管92内。支撑杆94提供有支撑杆驱动马达96且可以垂直地延长和收缩。支撑杆驱动马达96由马达驱动器118控制。X射线管92和支撑杆94通过球接头结构连接到一起。X射线管92可在360°方向相对于Z轴线旋转，且也可相对于X轴线或Y轴线旋转。因此，X射线可以根据患者的成像部位以任何方向辐射。

平板检测器5通过柔性电缆6从天花板303悬垂。因为电缆6不存在于地板表面上，所以不担心操作者或患者绊倒在电缆上。因为电缆6是柔性的，平板检测器5的位置可以根据患者的姿势(直立、坐、或躺倒)或患者的成像部位自由地改变。如果电缆6的额外的部分悬垂，操作者或患者可能接触到电缆6。为避免这样的可能性，电缆长度调整单元7将电缆6的长度调整为合适的长度。为使得操作者更容易地从电缆长度调整单元7中拉出连接到平板检测器5的电缆6，平板检测器5提供有手柄59。除非电缆6从天花板203直着悬垂，在平板检测器5和电缆6之间的连接被拉且变得更容易折断。进一步地，电缆6与操作者或患者接触。为避免这样的不便性，提供了运送器8，它在其上运送电缆长度调整单元7。运送器8提供有轴承88和运送器驱动马达86且可在由箭头205指示的X轴线方向和Y轴线方向上移动。运送器驱动马达86由马达驱动器118控制。

虽然立架32在图2中是固定的，但可以使用轮胎将它制成可移动的。类似地，虽然平台42是固定的，但可以使用轮胎将它制成可移动的。接附到立架32的立架检测器接收搁架34构造为根据患者的成像部位可垂直地移动。在放射摄影时，平板检测器5插入到立架检测器接收搁架34内。提供在平台42内的平台检测器搁架44构造为根据患者的例如头部或腿部的成像部位可左右移动。在放射摄影中，平板检测器5插入到平台检测器接收搁架44内。

操作控制台110具有用于准直器(未示出)的孔口控制马达驱动器。由平板检测器5收集的图像数据传递到操作控制台110且在显示器112上基于图像数据显示X射线放射检查图像。

<电缆长度调整单元7的构造和运送器8的构造>

图3是示出了电缆长度调整单元7的构造和运送器8的构造的透空图。

电缆长度调整单元7提供有用于测量电缆6的倾斜的传感器72。作为传感器72，可以使用多种类型的传感器中的任意的传感器。例如，当电缆6与传感器72-1接触时，可以确定电缆6在-X轴线方向上倾斜。另一方面，当电缆6与传感器72-2接触时，可以确定电缆6在+X轴线方向倾斜。如果传感器72是适合于发射和接收多个激光束的光学传感器，则传感器72可以测量电缆6的倾斜度。在此实施例中，将参考其中传感器72是光学传感器的情况。

电缆长度调整单元7进一步提供有夹紧部分74和卷取卷轴76。卷取卷轴76卷取电缆6以免电缆的额外部分突出到外部。螺旋弹簧布置在卷取卷轴76内来以一定拉力恒定地拉电缆6。因为卷取卷轴76旋转，多个环状触点同心地在卷取卷轴76上。例如用于向平板检测器5供给电力的电源电缆6-1(见图5)和来自平板检测器5的图像信号电缆6-2的线的端一个接一个地分别连接到这些环。根据这样的构造，不担心电缆6被扭曲。

虽然在此实施例中螺旋弹簧布置在卷取卷轴7内，可以使用电动马达来完成收回和放出电缆。如果电动马达装备有制动器，则不需要提供夹紧部分74。即用于收回和放出电缆6的长度调整开关提供在平板检测器5内。可以采用一种构造，使得当长度调整开关在预先确定的方向上滑行时电动马达旋转且电缆延伸而当相同的开关在相对的方向上滑动时电动马达反向旋转且电缆6卷起，进一步地，当开关返回到作为原位位置的中间位置时，向电动马达施加制动。优选的是这样的调整开关布置在手柄59附近或布置在手柄59自身内。

恒定地拉电缆6。因此，夹紧部分74夹紧电缆以免平板检测器5完全地卷起。夹紧部分74可以以电磁方式夹紧电缆6，或可以使用棘轮棘爪和制动器机械地夹紧电缆6。在此实施例中将描述电磁夹紧部分74的例子。平板检测器5提供有夹紧按键91和夹紧取消按键93，且通过有线或无线来控制夹紧部分74。更特定地，当按下夹紧按键91时，电磁夹紧部分74夹紧电缆6，而当按下夹紧取消按键93时，电磁夹紧部分74释放电缆6。通常当需从电缆长度调整单元7拉出电缆6时，操作者抓住手柄59。因此优选地是夹紧取消按键93布置在手柄59附近或布置在手柄59自身内。

如在图3中所示，在运送器8内，滑轮85和运送器驱动马达86的滑轮以线89接合，线在天花板上的X轴线方向伸展。当驱动马达86顺时针旋转或逆时针旋转时，运送器8沿轴承88的轨道向右或向左移动。驱动结构不限制于滑轮85和线89的组合结构。可以直接使用线性马达移动运送器8或可以通过驱动马达来旋转轮胎。也可以改变运送器8的驱动速度。使得速度可变的这点将参考图4在下文中描述。

图4(a)是根据运送器8的倾斜改变驱动速度的流程图且图4(b)是电缆长度调整单元的放大图。

在步骤S11中，为获得患者的X射线放射检查图像，操作者抓住平板检测器5的手柄59。同时，操作者按下夹紧取消按键93以释放夹紧部分74。然后，操作者拉出电缆6而运送平板检测器5到立架32或平台42侧。作为结果，电缆6在电缆长度调整单元7内在预先确定的方向上从垂直的底部位置斜置。

在步骤S12中，光学传感器72测量电缆6的倾斜。作为结果，将清楚电缆位于从垂直底部位置的θa内还是θb内，如在图4(b)中示出。因此，如果这样的两个角度能测量则是足够的，不需要使用昂贵的传感器72。当然，多极速度控制可以使用光学传感器72实现。

在步骤S13中，确定电缆6是否位于从垂直底部位置的角度θa内，即第一阈值θa内。如果回答是肯定的，则处理流程前进到步骤S14，而如果角度大于第一阈值θa，则处理流程将前进到步骤S15。

在步骤14中，因为电缆6从垂直的底部位置的角度在θa内，所以不需要在预先确定的方向上移动运送器8。这是因为操作者仅将电缆6从电缆长度调整单元7拉到垂直底部位置。

在步骤S15中，确定电缆6从垂直底部位置的角度是否在θb内，即第二阈值θb内。如果回答是肯定的，则处理流程前进到步骤S16，而如果角度大于第二阈值θb，则处理流程前进到步骤S17。

在步骤S16中，马达驱动器118控制运送器驱动马达86来以第一速度V1移动运送器8。然后处理流程前进到步骤S12，其中再次检查电缆6的角度。在步骤S13中，运送器驱动马达86运行，直至角度的取值在第一阈值θa内。

在步骤S17中，马达驱动器118控制运送器驱动马达86来以第二速度V2移动运送器8。第二速度V2高于第一速度V1，且例如是第一速度的1.5倍。然后，处理流程前进到步骤S12来再次检查电缆6的角度。因为运送器8以高速度移动，电缆6从垂直底部位置呈现的角度逐渐变得更小。如果测量的角度取值在第二阈值θb内，则运送器8以第一速度V1移动。进一步地，如果测量的角度取值在第一阈值θa内，则处理流程前进到步骤S14，其中运送器马达86关闭。

虽然以上未描述电缆6的斜置方向，但当传感器72-1测量角度时马达驱动器118控制以在-X轴线方向移动运送器，而当传感器72-2测量角度时在+X轴线方向移动运送器。

<平板检测器5的构造和图像处理操作>

图5示出了与平板检测器5的部件有关的详细构造和在此实施例的操作控制台110内进行的图像处理。

平板检测器5主要包括闪烁器51、光电检测器阵列52、X射线曝光剂量监测器53和电基底54。在电基底54上安装了驱动电路55、放大器56、AD电路57和串行化器电路58。进一步地，部件中的用于传递电力的电力电缆6-1和用于传递和接收信号的信号电缆6-2放置在电基底54上。

在闪烁器51内，荧光材料的基质物质被高能X射线激发且通过再结合能量获得可见区的荧光。荧光基于例如CaWO₄或CdWO₄的基质自身，或基于在基质内被激活的发光中心物质，例如CSI:TI或ZnS:Ag。

光电检测器阵列52布置为与闪烁器51紧密接触以将闪烁器内产生的光转化为电信号。已通过光电检测器阵列52的可见光被形成为在光电检测器阵列52的背侧上的膜的非晶硅光接收元件检测。

X射线曝光剂量监测器53监测X射线的曝光剂量且直接使用晶体硅的光接收元件检测X射线。

在CPU 10的控制下，电基底54上的驱动电路55驱动光电检测器阵列52从像素读信号。驱动电路55选择了传感器内基质且基质的图像数据被放大器56放大。被放大器56如此放大的图像数据由AD电路57转化为数字信号。然后，如此依次数字化的图像数据由串行化器电路58串行化，且通过信号电缆6-2传递到安装在操作控制台110内的视频捕捉器12。

CPU10向视频捕捉器传递图像处理命令。在视频捕捉器12内受到希望的图像处理的图像数据在显示器112上显示且同时存储在存储器14内。

现在提供关于对X射线放射检查图像的图像处理操作的如下描述。

为将平板检测器5布置在患者的希望的位置，操作者抓住平板检测器5。首先，操作者按下夹紧取消按键93以释放电缆6的夹紧74。然后，操作者拉平板检测器5的手柄59以从电缆长度调整单元7拉出电缆6。在此时，通过在如结合图4的以上描述的方向拉电缆6，在预先确定的方向移动运送器8。

当平板检测器5已布置在预先确定的位置时，操作者首先按下夹紧按键91。现在完成了平板检测器5的布置。

然后，操作者使用例如鼠标的输入装置114发出放射摄影开始命令到CPU 10，因此开始指令从CPU 10传递到平板检测器5内的电底板54。进一步地，CPU 10向供电单元19发出供电命令。当接收到命令时，供电单元19通过电力电缆6-1向平板检测器5供给用于驱动多种电底板54上的电路和光电检测器阵列52的电力。

在此时，CPU 10在由X射线供电单元99指定的条件下通过X射线控制器98(图1)驱动X射线管92。进一步地，CPU 10驱动准直器(未示出)来指定照射场且发射X射线束。

在电底板54上的驱动电路55检测指定的照射时间或X射线和X射线曝光剂量监测器53内的X射线照射结束信号且通过切换读出电荷。通过放大器56、AD电路57和串行化器电路58将如此读出的电荷转化为串行化的数字图像数据。数字图像数据通过信号电缆6-2传递到操作控制台110内的视频捕捉器12。

《第二实施例》

<电缆长度调整单元7和运送器8的构造>

图6是示出了根据本发明的第二实施例的X射线放射摄影系统100的构造中的电缆长度调整单元7和运送器8的透空图。

与结合图3在以上描述的第一实施例的重大差异是，在此第二实施例中使用的运送器8具有能在X轴线方向上在天花板203下方移动的第一运送器8-1和能在第一运送器8-1下方在Y轴线方向移动的第二运送器8-2。对于具有与结合图3描述的那些功能相同的功能的相同的构件，在此将部分地省略其解释。

轨道84在X轴线方向在天花板203下延伸。第一运送器8-1在X轴线方向沿轨道84移动。轨道84和第一运送器8-1通过轴承88维持移动方向。轴承88具有承受第一运送器8-1、第二运送器8-2和电缆长度调整单元7的自重的结构。第一运送器8-1具有轨道形状，使得第二运送器8-2能在Y轴线方向移动。进一步地，为保证电传导，沿轨道84提供导电轨道83和电刷(未示出)。

第二运送器8-2具有驱动马达(未示出)且在Y轴线方向移动。第一运送器8-1和第二运送器8-2被轴承87保持以在Y轴线方向可移动。进一步地，为保证电传导，导电轨道和电刷(未示出)以对应于在Y轴线方向延伸的第一运送器8-1的长度的长度提供。通过将在X轴线方向移动的第一运送器8-1与在Y轴线方向移动的第二运送器8-2的如此组合，电缆长度调整单元7可以在XY平面内移动。

通过电缆6保证到平板检测器5的电力供给和从平板检测器5传递数字图像数据，且通过多个在卷取卷轴76上同心地提供的环状触点保证到第二运送器8-2的传导。进一步地，第一运送器8-1和第二运送器8-2之间的传导通过导电导轨83保证。

虽然在以上的实施例中参考了用于医疗使用的X射线放射摄影系统100，本发明也可应用于工业使用的X射线放射摄影系统，使得对象可以以多个角度被放射摄影。

Claims (9)

1.一种放射摄影系统，其包括：

构造为在二维对暴露对象的辐射进行放射摄影和输出辐射图像数据的放射摄影板；

用于向放射摄影板供给电力和传递辐射图像数据的电缆；

用于在预先确定的方向上运输电缆的运输单元；

提供在运输单元内来调整电缆长度的电缆长度调整单元；和

构造为根据从电缆长度调整单元到放射摄影板的电缆的斜置方向移动运输单元的移动控制单元。

2.根据权利要求1所述的放射摄影系统，其中运输单元和电缆长度调整单元布置在诊断室内的天花板上。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的放射摄影系统，进一步地包括用于检测电缆斜置方向的检测器。

4.根据权利要求3所述的放射摄影系统，其中运输单元的移动速度根据由检测器检测到的斜置方向的角度改变。

5.根据权利要求3所述的放射摄影系统，其中放射摄影板具有用于调整电缆长度的调整开关。

6.根据权利要求1所述的放射摄影系统，其中运输单元包括构造为在预先确定的方向上移动的第一运输单元和构造为在垂直于预先确定的方向的方向上移动的第二运输单元。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的放射摄影系统，进一步包括用于在直立状态放射摄影对象的立架和用于在躺倒状态放射摄影对象的平台，立架和平台每个提供有接收搁架，用于在其内插入放射摄影板。

8.根据权利要求5所述的放射摄影系统，其中放射摄影板具有用于抓紧放射摄影板自身的手柄，且调整开关布置在手柄内或手柄附近。

9.根据权利要求1或权利要求2所述的放射摄影系统，其中电缆长度调整单元具有用于卷起电缆的卷轴和用于拉电缆的弹簧。

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