CN101534714B - 多重旋转的c形臂 - Google Patents

Abstract

当前的C形臂检查设备不能够执行360度的旋转。其原因在于将外部机柜连接到探测器、准直器和X射线管的布线不允许这种旋转。根据本发明的示例性实施例，提供一种检查装置，其具有将外部机柜连接到C形臂的连接设备，该连接设备适于实现C形臂多于360度的旋转。这种连接设备可以包括用于卷起线缆的存储设备。

Description

多重旋转的C形臂

本发明涉及医学成像领域。具体地，本发明涉及用于检查感兴趣对象的检查装置，涉及检查感兴趣对象的方法、计算机可读介质和程序单元。

当前，正在基于C形臂扫描器开发一系列新的三维和四维应用，这些C形臂扫描器可能由于C形臂只能从大约-120度旋转到+180度这一事实而在其速度、工作流、易用性和图像质量等方面受到限制。这是由连接旋转的C形臂和静止的架台/功率柜的电接线和冷却软管造成的。电接线和线缆及冷却软管都被包含在柔软管内，该柔软管可能仅允许有限的旋转扫描范围(即角范围)。

然而，正在开发中的新的三维或四维应用可能要求多重旋转。现在这可能只能通过进行小于360°的局部旋转且然后缓慢旋转回来以便进行另一紧接着的局部旋转而实现。

可能需要提供一种改进的C形臂扫描器。

根据本发明的示例性实施例，提供一种用于检查感兴趣对象的检查装置，该检查装置包括：X射线C形臂模块，其包括C形臂和X射线源；架台，其用于将电功率和冷却提供给X射线源；以及连接设备，其用于提供架台与C形臂模块之间的连接，以便将电功率和冷却递送给X射线源，其中连接设备适于实现C形臂多于360度的旋转。

因此，通过提供连接架台与C形臂模块的连接设备可以改进图像质量，其中该连接设备能够实现C形臂多于完全转向的旋转。此外，通过实现C形臂的多于完全转向，可以进一步提高旋转速度。

根据本发明的另一示例性实施例，连接设备包括滑环，其用于将电信号和电功率从架台传递到C形臂模块。

这种滑环可以允许在不断开电线的情况下将电信号和高电压电功率从架台传递到C形臂模块。因此，可以在维持高电压供应的同时提供C形臂的连续旋转。

根据本发明的另一示例性实施例，滑环包括环和滑动指状物，其中滑动指状物适于在C形臂的旋转过程中在所述环上滑动，由此实现所述旋转且同时维持架台的相应电元件与C形臂的电元件之间的电接触。

此外，根据本发明的另一示例性实施例，连接设备包括旋转耦合，其用于在C形臂的旋转过程中将冷却剂从架台传递到C形臂模块。

因此，可以在C形臂的多重旋转过程中连续地提供对X射线源的冷却。

根据本发明的另一示例性实施例，连接设备包括用于将电功率递送给X射线源的线缆。该线缆被布置在软管内，其中线缆和软管的布置适于存储C形臂的至少4次旋转。

因此，通过提供将架台连接到C形臂的细长线缆/软管配置，并通过由该线缆/软管配置存储多次旋转，可以在不损伤线缆/软管的情况下实现C形臂接下来的反向旋转。

根据本发明的另一示例性实施例，检查装置还包括存储设备，其用于存储线缆的一部分并适于在C形臂的旋转过程中逐步释放所存储的线缆。

根据本发明的另一示例性实施例，存储设备适于作为只能在一个方向转弯或滚转的方形线缆供线器。

因此，当线缆和冷却软管被卷起进入存储设备时，可以有效地保护它们免受机械损伤。

根据本发明的另一示例性实施例，X射线源适于产生多色X射线束。

此外，根据本发明的另一示例性实施例，检查装置被配置为由材料测试装置、医学应用装置和微CT系统组成的组中的一个。

本发明的应用领域可以是医学成像，尤其是心脏CT。

根据本发明的另一示例性实施例，检查装置适于作为三维计算机断层摄影装置和三维旋转X射线装置中的一个。

根据本发明的另一示例性实施例，提供一种利用检查装置检查感兴趣对象的方法，该方法包括以下步骤：经由连接设备将电功率和冷却从架台提供给C形臂模块的X射线源；以及在提供电功率和冷却的同时使C形臂进行多于360度的旋转。

这可以提供改进的图像质量和快速的图像采集，因为在小于360度的旋转之后不必移回C形臂。

根据本发明的另一示例性实施例，提供一种计算机可读介质，其中存储有用于检查感兴趣对象的计算机程序，当被处理器执行时，该计算机程序促使处理器执行上述方法步骤。

此外，根据本发明的另一示例性实施例，提供一种用于检查感兴趣对象的程序单元，当被处理器执行时，该程序单元促使处理器执行上述方法步骤。

检查感兴趣对象的方法可以体现为计算机程序，即由软件体现，或者可以利用一个或多个专用电子优化电路体现，即在硬件中体现，或者可以以混合形式体现该方法，即借助于软件部件和硬件部件来体现。

优选将根据本发明的示例性实施例的程序单元装入数据处理器的工作存储器中。因此可以装配该数据处理器以执行本发明的方法的各实施例。可以以任何适当的编程语言(例如C++)编写该计算机程序，并且可以将该计算机程序存储在计算机可读介质(例如CD-ROM)中。同时，该计算机程序可以从网络(例如万维网)上获得，可以从该网络上将该计算机程序下载到图像处理单元或处理器或者任何适当的计算机中。

可以看作本发明的示例性实施例的要点的是，提供一种检查装置，该检查装置具有能够存储多次旋转而不带来损伤的连接设备，或者具有能够吸收C形臂的旋转而不断开从架台到C形臂模块的高电压能量供应和冷却剂供应的离合器类元件。

通过参考下文中所述的各实施例，本发明的这些及其他方面将变得明显并得以阐明。

下面将通过参考以下附图描述本发明的示例性实施例。

图1示出根据本发明的示例性实施例的检查装置的简化的示意性表示；

图2示出根据本发明的示例性实施例的检查装置的布局的简化的示意性表示；

图3示出部分卷起以进行存储的连接设备(线缆/软管)的示例性实施例；

图4a示出根据本发明的另一示例性实施例处于卷起状态的另一线缆/软管存储器；

图4b示出处于伸展状态的图4a的线缆存储器；

图5示出根据本发明的另一示例性实施例用于线缆存储的方形线缆供线器；

图6示出根据本发明的示例性方法的流程图；

图7示出根据本发明的处理设备的示例性实施例，其用于执行根据本发明的方法的示例性实施例。

附图中的图示说明是示意性的。在不同的附图中，向类似的或相同的元件提供相同的参考数字。

图1示出根据本发明的示例性实施例的示例性旋转X射线扫描器的示意性表示。将X射线源100和具有大敏感面积的平板探测器101安装到C形臂102的末端。由弯轨即“套筒”103支撑C形臂102。C形臂可以在套筒103中滑动，从而执行关于该C形臂的轴的“螺旋桨式运动”。套筒103经由旋转接头附接到L形臂104，并可以执行关于该接头的轴的“螺旋桨式运动”。L形臂104经由另一个旋转接头附接到天花板，并可以执行关于该接头的轴的旋转。各种旋转运动是通过伺服电动机实现的。三种旋转运动的轴和锥束轴总是相交于单个固定点，即旋转X射线扫描器的“等中心”105。在该等中心的周围存在由沿着源轨迹的所有锥束投影出的一定体积。该投影体积的形状和尺寸取决于探测器的形状和尺寸并取决于源轨迹。在图1中，球110指示符合于该投影体积的最大等中心球。将所要成像的对象(例如患者或行李物品)放置在台111上，从而使得该对象的感兴趣体积充满投影体积。如果对象足够小，它将完全符合投影体积；否则，它将不完全符合投影体积。因此投影体积限制了感兴趣体积的尺寸。

由控制单元112来控制各种旋转运动。每个由C形臂角、套筒角和L形臂角构成的三元组都限定X射线源的一位置。通过随时间改变这些角，可以使该源沿规定的源轨迹移动。在C形臂的另一端处的探测器进行相应的运动。该源轨迹将被限制到等中心球体的表面上。

图2示出根据本发明的示例性实施例具有将架台202(即功率柜和冷却设备)连接到C形臂201的长线缆/软管203的C形臂系统。此外，例如在功率柜和冷却设备202中提供存储设备205。因此，例如在旋转角的极端处存储线缆203的一部分。

换句话说，在将线缆203部分存储在存储设备205内之前，在一个方向旋转C形臂204直到达到旋转角的极端。然后，将所要存储的线缆部分卷起到存储设备205内。接下来，在数据采集过程中，当在另一方向旋转C形臂204时，从存储设备205中释放所存储的线缆部分，由此实现C形臂的多次旋转。

换句话说，当C形臂201围绕旋转轴204旋转时，存储设备205将更长的软管供给C形臂。例如，这可以提供4到10次旋转而不达到软管203的末端。

线缆/软管203可以包括用于向X射线源供应电能的高电压线缆、用于冷却X射线源的冷却软管、接地线、geo布线和探测器布线。

例如，线缆长度整体上可以是26米，软管的直径可以是8cm且旋转半径可以是30cm或50cm。

图3示出存储设备的示例性实施例，该存储设备包括部分卷起以进行线缆存储的线缆/软管203。2.5旋转可能足以实现C形臂的多次旋转。

图4a示出根据本发明另一示例性实施例的线缆存储设备。在此，围绕两个圆形元件401、402卷起线缆/软管203。

图4b示出处于伸展状态的图4a的线缆存储设备，其中共同移动两个圆形元件401、402，以便释放线缆203的一部分来实现C形臂的进一步的旋转。

然而，应该注意其他存储设备是可能的。

图5示出软管和供应线缆，将该软管和供应线缆集成到只能在一个方向转弯或滚转的方形线缆供线器/软管501。这种方形线缆供线器/软管或能量链适于卷起线缆或进行线缆保护，从而确保在线缆被卷起和存储到存储设备205内时不发生对线缆的机械损伤。

根据本发明的另一示例性实施例，向C形臂架台202提供滑环。该滑环可以允许电信号经由停留在环上且依次连接到C形臂的电部分的滑动指状物从架台传递到C形臂。同时，可以经由旋转耦合传递冷却流体。该滑环适用于在140kV范围内的高电压。

尤其可以在适于执行XperCT的C形臂系统中实现本发明，对于XperCT，当前仅可以进行180度加扇束角(大约200度)的扫描。这可以提供显著改进的图像质量。

此外，可以实现本发明用于三维旋转血管造影(3DRA)，由此提高最大旋转速度。

通过扩展扫描范围，具有“有限”发动机功率的系统可以利用更大的角范围来进行加速，从而实现高得多的最大旋转速度，例如每秒100度或更多。因此，可以在两秒内以每秒60帧的速度进行3DRA运行，从而节省50％的造影剂剂量。

此外，可以在心脏的四维(三维加时间)X射线成像中实现本发明，其中使多重旋转可用可以允许在患者的心电图相位上更精细地采样二维投影。可以调整C形臂的速度以匹配患者的心率，从而得到在心电图上的最优采样。

此外，可以实现本发明的各方面用于脑灌注成像。在此，具有关于脑的功能信息(灌注数据)是评价神经干预的结果的关键。当前，这只能在CT扫描器和MR扫描器上实现，而干预则在C形臂系统上完成。

图6示出根据本发明对感兴趣对象进行检查的示例性方法的流程图。该方法开始于步骤1，其中经由连接设备将电功率和冷却从架台提供给C形臂模块的X射线源。然后，在步骤2，在数据采集过程中使C形臂进行多于360度的旋转，同时以连续模式提供电功率和冷却。

图7示出根据本发明的数据处理设备700的示例性实施例，其用于执行根据本发明的方法的示例性实施例。

图7中所示的数据处理设备700包括中央处理单元(CPU)或连接到存储器702的图像处理器701，该存储器用于存储描述诸如患者或行李物品的感兴趣对象的图像。数据处理器701可以连接到多个输入/输出网络或诊断设备(诸如X射线C形臂装置)。数据处理器701还可以连接到显示设备703(例如计算机监视器)以用于显示在数据处理器701中计算或调整的信息或图像。操作者或用户可以经由键盘704和/或其他输入或输出设备(在图7中未显示)与数据处理器701交互。

此外，经由总线系统705，也有可能将图像处理和控制处理器701连接到例如运动监视器，该运动监视器监测感兴趣对象的运动。在对例如患者的肺进行成像的情况下，运动传感器可以是呼气传感器。在对心脏进行成像的情况下，运动传感器可以是心电图。

本发明的示例性实施例可以作为CT扫描器控制台、成像工作站或PACS工作站的软件选项进行出售。

应该注意，术语“包括”并不排除其他元件或步骤，且“一”或“一个”并不排除多个。同时可以对结合不同实施例描述的元件进行组合。

还应该注意，权利要求中的参考数字不应被解读为限制权利要求的范围。

Claims (11)

1.一种用于检查感兴趣对象的检查装置，所述检查装置包括：

X射线C形臂模块（201），其包括C形臂和X射线源；

架台（202），其用于将电功率和冷却提供给所述X射线源；

连接设备（203），其用于提供所述架台与所述C形臂模块之间的连接，以便将所述电功率和所述冷却递送给所述X射线源；

其中，所述连接设备（203）适于实现所述C形臂多于360度的旋转，

所述连接设备（203）包括旋转耦合，其用于在所述C形臂的旋转过程中将冷却剂从所述架台（202）传递到所述C形臂模块（201）。

2.如权利要求1所述的检查装置，其中，所述连接设备（203）包括：

滑环，其用于将电信号和所述电功率从所述架台（202）传递到所述C形臂模块（201）。

3.如权利要求2所述的检查装置，

其中，所述滑环包括环和滑动指状物；

其中，所述滑动指状物适于在所述C形臂的旋转过程中在所述环上滑动，由此实现所述旋转且同时维持所述架台（202）的相应电元件与所述C形臂的电元件之间的电接触。

4.如权利要求1所述的检查装置，其中，所述连接设备（203）包括：

线缆（203），其用于将所述电功率递送给所述X射线源并被布置在软管内；

其中，所述线缆和软管的布置适于存储所述C形臂的至少4次旋转。

5.如权利要求4所述的检查装置，还包括：

存储设备（205），其用于存储所述线缆（203）的一部分并适于在所述C形臂的所述旋转过程中逐步释放所存储的线缆。

6.如权利要求5所述的检查装置，

其中，所述存储设备为只能在一个方向转弯或滚转的方形线缆供线器。

7.如权利要求1所述的检查装置，

其中，所述X射线源适于产生多色X射线束。

8.如权利要求1所述的检查装置，

其适于作为三维计算机断层摄影装置和三维旋转X射线装置中的一个。

9.如权利要求1所述的检查装置，其被配置为由材料测试装置和医学应用装置组成的组中的一个。

10.一种利用检查装置检查感兴趣对象的方法，所述方法包括以下步骤：

经由连接设备（203）将电功率和冷却从架台（202）提供给C形臂模块（201）的X射线源；以及

在提供所述电功率和所述冷却的同时使C形臂进行多于360度的旋转；

其中，在所述C形臂的旋转过程中冷却剂经由旋转耦合从所述架台（202）被传递到所述C形臂模块（201）。

11.一种用于检查感兴趣对象的检查装置，所述检查装置包括：

用于经由连接设备（203）将电功率和冷却从架台（202）提供给C形臂模块（201）的X射线源的模块；以及

用于在提供所述电功率和所述冷却的同时使C形臂进行多于360度的旋转的模块；和

其中，在所述C形臂的旋转过程中冷却剂经由旋转耦合从所述架台（202）被传递到所述C形臂模块（201）。

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