CN101606844A - 用于驱动移动成像系统的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种移动成像系统10包括机动驱动组件12，所述驱动组件12具有与其耦合连接的第一和第二驱动轮100、102。柱16耦合连接于所述机动驱动组件12并且从该组件延伸，并且可以围绕枢轴点108旋转。臂状物32耦合连接于所述柱16并且包括在其外侧端装设的辐射源15。纵轴118平行于所述移动成像系统10的长度延伸并且中心位于第一和第二驱动轮100、102中间。配置控制器50以基于所述柱16相对于纵轴118旋转的角度来确定驱动第一、第二驱动轮100、102的第一和第二速度。

Description

用于驱动移动成像系统的方法和设备

技术领域

本发明总体上涉及移动成像系统，更具体来说是涉及在扫描病人之前定位移动成像系统。

背景技术

移动X射线系统，以及其他诊断成像设备，经常被安装在被移动到病人所在位置的机动小车上。上述小车典型的在其后部具有两个用于移动所述系统的主轮。两个可以旋转的轮子通常设置在所述小车前部。另外，X射线源或者射线管被安装于靠近所述单元前部的可旋转柱上。

在这些移动成像系统中，所述移动单元或者小车具有能够允许一定角度操纵的独立驱动的轮子。驱动把手可装设在所述小车的后部，允许操作者在该把手的一侧或另一侧能更用力地推，使得所述小车能够向一个方向或另一个方向转向。

通过使用后侧的驱动把手，操作者能够推动小车到一个位置，将小车定位至靠近病人的床，并且可以安置X射线源或者其他探测器以便成像，例如，在感兴趣的解剖位置。当定位所述X射线管时，操作者通常位于该系统的管侧，其可以是病床相对所述移动单元的另一侧。这样，如果所述移动单元位置不合适，操作者必须再次回到所述小车的后侧并且尝试定位所述单元使得X射线源能够正确地对准前述解剖位置。然而，因为所述单元非常重且在狭小空间里不易操作，依靠后侧的驱动把手来安置所述移动成像系统都是一个艰难的工作。同时，这个调整过程还是耗时良久的。甚至，一些病房非常狭小同时/或者其中可供移动前述系统的操作空间受到譬如一些其他病人监护设备和机器的限制。

所以，存在相对解剖部位更加容易安置所述X射线源的需要。

发明内容

在一个实施例中，移动成像系统包括机动驱动组件。第一和第二驱动轮与前述机动驱动组件耦合连接。柱被耦合连接于所述机动驱动组件并且从该组件向上延伸，并且可以围绕枢轴点旋转。臂状物与所述柱耦合连接并且包括安装在其外侧端的辐射源。纵轴平行于所述移动成像系统的长度延伸并且中心位于第一和第二驱动轮之间。控制器被配置成根据所述柱相对于纵轴的旋转角度来确定驱动第一和第二驱动轮的第一和第二速度。

在另一个实施例中，一种驱动移动成像系统的方法包括限定中心位于机动驱动组件的第一和第二驱动轮中间并且平行于所述移动成像系统的长度的纵轴。枢轴点被限定在耦合连接于前述机动驱动组件的可旋转柱的中心，并且所述可旋转柱包括在此安装的臂状物。标识所述柱相对于前述纵轴的旋转角度。依靠所述旋转角度，第一和第二速度被计算出来以驱动所述第一和第二驱动轮。

在再一个实施例中，移动X射线成像系统包括具有第一和第二驱动轮的机动驱动组件。柱在枢轴点处安装于所述机动驱动组件，并且包括在此安装的臂状物。所述柱可以相对于所述枢轴点旋转。纵轴平行于所述移动X射线成像系统的长度延伸并且中心位于所述第一和第二驱动轮中间。X射线源装设于所述臂状物的外侧端。准直器相对于所述X射线源安装，并且可相对所述X射线源旋转。配置控制器用以确定驱动第一和第二驱动轮的第一和第二速度。所述第一和第二速度基于所述柱相对于纵轴的旋转角度和所述准直器相对于所述纵轴的旋转角度中的至少一个。

附图说明

附图1是依照本发明实施例形成的移动成像系统的正视图。

附图2是框图，其显示了根据本发明的实施例基于旋转驱动附图1中的系统的各部件。

附图3是一示意图，其示出依照本发明的实施例的所述驱动组件和柱相互间的定位。

具体实施方式

前面的概述和下面对于本发明特定实施例的详细描述，通过阅读参照附图将得到更好地理解。就所述附图显示了不同实施例的功能框图来说，所述功能模块不一定表示硬件电路之间的分割。所以，例如，一个或更多的功能模块(例如处理器或者存储器)可以使用单片硬件来实现(例如通用信号处理器或者随机存取存储器，硬盘等)。近似的，所述程序可以是独立程序，也可以作为子程序被合并到操作系统中，还可以作为安装软件包的功能部分，等等。应该理解，不同的实施例不会受限于附图中显示的配置和手段(instrumentality)。

本文中，使用单数陈述并且使用“一个”来限定的元件或者步骤应该被理解为不排除复数个上述元件或步骤，除非这种排除被明确说明。此外，对本发明的“一个实施例”的引用也不意味着被解释为排除了也包含了所述特征的其他实施例的存在。此外，除非明确提到相反的说法，实施例“包括”或者“具有”一个或者多个具有特定属性的元件可以包括另外的不具有上述属性的这类元件。

附图1显示了可以用于医疗或者其他领域的移动成像系统10。所述系统10具有有轮的机动驱动组件12和操作控制台14，所述操作控制台可被所述驱动组件12支撑。所述机动驱动组件12在所述系统10的后端26处具有两个后驱动轮18(图中显示了一个轮子)，并且在所述系统10的前端28处具有两个前轮20(图中显示了一个轮子)。

柱16或者其他支撑元件附着于所述驱动组件12并从所述驱动组件向上延伸，并且相对于所述驱动组件12旋转或转动。传感器46可检测所述柱16相对于所述驱动组件12的转动或者位移的量。臂状物(arm)32在预先确定的旋转位置被固定到所述柱16。臂状物32还可相对柱16缩短(telescope)，这样可以使安装于所述臂状物32外侧端的部件更靠近或者更远离所述柱16移动。在一个实施例中，所述臂状物32可具有相对所述柱16的更大的自由度。辐射源34，例如X射线源组件15，附着于所述臂状物32的外侧端并且具有容纳X射线源(图中未示)的X射线管罩22。准直器24附着于所述管罩22，并且相对于所述管罩22可旋转。可提供传感器48用以检测所述准直器24相对于所述驱动组件12和/或所述柱16转动或者移动的量。X射线检测器36检测X射线数据并且可以与成像控制器27通过无线或者电缆37通信。

应该注意，不同实施例中的传感器可以是任何一种或多种类型的传感器。例如，所述传感器中的一个或多个可以基于使用光、磁、电或者其他手段来感测距离的变化而进行工作。

驱动把手(drive handle)38设置在所述系统10的后端26。驱动控制器50基于驱动把手38的操纵来感测或者接收信号，籍此所述系统10可以被驱动至不同位置以便对目标29进行成像。所述驱动组件12可以具有至少一个马达并且能够分别地驱动第一和第二驱动轮100和102。

典型的，目标29躺在床或者台面30上。一旦系统10安置于所述台面30附近，柱16被扭动或者转动以定位所述X射线源组件15到所述目标29上方。所述检测器36被定位于所述目标29的相反侧。

一个或者多个用户接口可以被提供在靠近所述X射线源组件15和/或所述系统10的后端26的位置以便基于所述柱16、所述准直器24相对于所述驱动组件12的旋转角度和/或其他期望的相对于所述驱动组件12的行进方向对准所述目标29内的期望的解剖位置和X射线源组件15。所述用户接口由此可以提供多个输入，使得操作者能够沿不同的期望方向开始移动。例如，用户接口40或42可以分别设置在所述X射线源组件15或者所述准直器24上。替代的，用户接口(图中未显示)可以设置在所述臂状物32的一侧或者两侧上。所述用户接口40和42与所述驱动控制器50通信，允许用户从前端28调整所述X射线源组件15相对于目标29的解剖位置的定位。在另一个实施例中，附加的用户接口44可设置在靠近所述系统10的后端26的位置。可选地，所述用户接口44可以和所述驱动把手38集成在一起，或者所述用户接口40-44可被配置成能够被控制在操作者手中远离所述系统10的远程控制。所述用户接口40-44可以与所述驱动控制器50无线通信或者通过有线连接通信。所述用户接口40-44可以是下述中的一个或者组合：按钮、操纵杆、拨动开关、助力手柄，上述被设置成键盘上的按键或者触摸屏上的选项，等等。

所述驱动控制器50从指示所述柱16、臂状物32、准直器24和/或X射线源组件15的位置的传感器46和传感器48接收角度信息。当操作者激活所述用户接口40-44中的一个时，所述系统10可基于例如所述柱16相对于所述驱动组件12的旋转角度被移动。在另一个实施例中，所述准直器24可以相对于所述X射线管罩22被旋转或者调整。从而，所述准直器24和驱动组件12之间的角度关系也将改变。所述驱动控制器50然后可以基于所述准直器24相对于驱动组件12的旋转角度移动所述系统10(例如，开启(engage)所述驱动组件12内的(多个)马达以促使所述后部驱动轮18移动和/或转动所述柱16)。应该理解，相对于所述驱动组件12的不同的旋转角度都是可以使用的。至少一个实施例的技术效果就是能够基于所述系统10的部件与所述驱动组件12之间的角度关系来移动所述基于机动小车的系统10。

附图2是附图1中所述系统10的用于基于旋转的驱动的各部件的框图。正如前面讨论过的，当移动到另一个房间和在最初定位期间，所述驱动控制器50从所述驱动把手38接收(多个)驱动输入。基于所述(多个)驱动输入，所述驱动控制器50向所述驱动组件12输出速度信息，以驱动第一驱动轮100和第二驱动轮102(其在一个实施例中是图1中所示的后部驱动轮18)中的每一个。在操作期间的任何时候，所述驱动控制器50可以被配置成从一个或者多个紧急停止机构52接收输入并且依据该输入行动，所述紧急停止机构可以包括按钮、传感器、缓冲器等中的一个或多个。

在一个实施例中，所述柱16的底部与从所述驱动组件12延伸的轴54相连接。所述传感器46与所述轴54连接以检测所述柱16的转动。所述传感器46向所述驱动控制器50提供旋转信息。可以理解，其他的编码器或者传感器配置是可以被采用以感测所述柱16的旋转的。安装在靠近所述准直器24的位置或者直接安装在其上的传感器48感测所述准直器24的旋转并向所述驱动控制器50提供旋转信息。所述传感器46和传感器48可以无线通信或者通过有线连接通信。

当所述驱动控制器50接收来自所述用户接口40-44之一的输入时，基于旋转的驱动模块56可根据由所述传感器46和48中的一个或者两个提供的旋转信息以及来自所述用户接口40-44的特定输入来确定所述第一、第二驱动轮100、102的速度。

附图3是一示意图，显示了所述驱动组件12和柱16相互之间的方位。第一和第二驱动轮100、102被显示为靠近所述驱动组件12的后端26的位置。第一和第二转动轮104、106被显示为靠近所述驱动组件12的前端28的位置。所述第一和第二驱动轮100、102之间的距离b被标注。

所述驱动组件12可以具有坐标系统Xcart、Ycart。对应于Xcart的纵轴118平行于所述驱动组件12的长度延伸并且中心位于所述第一和第二驱动轮100、102之间。所述柱16(图中未示出)在枢轴点108相对于所述驱动组件12枢转。例如，参照附图2，所述柱16或者所述轴54的中心可限定所述枢轴点108。所述柱16可以具有坐标系统u、v。所述枢轴点108是前述两个坐标系统的原点。如附图3所示，所述柱16相对于纵轴118枢转，使得所述臂状物32的中心线116(对应于所述u轴)相对于纵轴118形成旋转角

所述第一、第二驱动轮100、102沿着驱动轴线112定位。沿所述驱动轴线112的位于第一、第二驱动轮100、102之间的中点114和所述枢轴点108之间的距离标注为R。

举例来说，操作者可定位所述X射线源组件15于所述目标29上方，并且期望或者需要沿着所述u轴移动所述X射线源组件15。沿着u轴的正、负移动方向由箭头110标识。所述移动方向通过所述用户接口40-44来选择。沿着所述u轴的移动可以通过所述驱动组件12基于所述角以不同速度自动驱动第一、第二驱动轮100和102来完成。所述速度包括可以例如以毫米(mm)每秒来测量的速率分量，还包括方向分量(例如，向前和向后)。向前可以被定义为朝向所述驱动组件12的前端28，向后可以定义为朝向所述驱动组件12的后端26。

通过以不同速度驱动所述第一、第二轮100、102，所述驱动组件12将围绕着位于沿所述驱动轴线112的某点处的瞬心(instant center)(IC)转动。例如，如果所述第一、第二驱动轮100、102的每一个处的速率相等但是方向相反，则IC等于0，其是两个轮100和102之间的中点114。IC的正值位于沿驱动轴线112到第一驱动轮100侧，并且IC的负值位于沿驱动轴线112到第二驱动轮102侧。如果所述第一驱动轮100处的速度为0而第二驱动轮102处的速度不为0，则IC等于b/2，其位于所述第一驱动轮100处。如果所述第一驱动轮100处的速度不为0而第二驱动轮102处的速度为0，则IC等于-b/2并且位于所述第二驱动轮102处。

当操作者激活所述用户接口40-42中的一个时，所述基于旋转的驱动模块56依据下列等式确定第一和第二驱动轮的速度：

等式1

等式2

其中V₁和V₂分别是所述第一和第二驱动轮100和102的速度。当V是正值时，相关驱动轮被向前驱动，当V是负值时，相关驱动轮被向后驱动。第一、第二驱动轮100、102之间的距离是b，R是所述驱动轴线112和所述柱16的枢轴点108之间的距离，V_t是所述枢轴点108处的期望速度(大小和方向)。

如附图3所示，

是所述柱16相对于纵轴118的旋转角度。然而，

可以被选择成沿着所述v轴，例如通过选择所述用户接口40-44上的输入，并且所述驱动控制器50通过向所述柱16的角度(如附图3中所示的

)加上90度来有效地计算所述角度。其他的驱动方向也可以实现，例如通过基于所述柱16的旋转角度和所述准直器24的旋转角度来确定

例如，所述准直器传感器48可以检测所述准直器相对于u轴的运动。所述用户接口40-44可以提供输入，所述输入允许操作者选择沿着向前或者负准直方向的运动，所述方向可以沿着u或v轴中的任一个或者可以既不沿着u轴也不沿着v轴，例如沿着线120。在另一个实施例中，

可以基于所述准直器24相对于所述柱16或者所述驱动组件12的旋转角度。另外，所述用户接口40-44上的该多个按钮可以提供当确定角度

时选择将要使用的不同系统部件和/或方向的能力。仅仅作为举例，用户接口40-44可以提供不同的按钮用以请求沿着Xcart、Ycart、u轴和v轴中的每一个的移动。

返回到附图3的例子，为了沿箭头110的正方向移动，速度V_t是正的。V_t可以比当所述系统10通过使用所述驱动把手38被驱动较长距离时(例如从一个房间到另一个房间)被允许的速度慢。在一个实施例中，V_t的大小可以被设定为预定数例如以实现例如100毫米/秒或者50毫米/秒的最大移动。应该理解V_t的大小可以被设定成实现其他速率。在另一个实施例中，V_t的大小可基于旋转角度而变化，其中在某一预定角度

内，V_t更快。

当第一和第二驱动轮100、102基于旋转角度

以不同的速度被驱动时，驱动组件12围绕沿着所述驱动轴线112定位的IC旋转，并且所述枢轴点108沿着所述u轴(或者其他选定的轴或方向)移动。当所述驱动组件12被驱动时，操作者可以松开所述轴16上的制动，允许所述柱16旋转地“漂浮”。操作者可以人为地调整所述柱16和纵轴118之间的旋转角度

以保持沿着所述u轴的运动或改变运动的方向。当旋转角度改变时，所述基于旋转的驱动模块56动态地重新计算第一和第二驱动轮100、102的每一个的速度，使得所述枢轴点108继续沿着所述u轴或者其他期望的行进方向移动。当旋转角度改变时，所述驱动组件12可以围绕不同的IC旋转。

所述动态地改变速度可以应用于所述第一和第二驱动轮100、102长达预定的时间量，例如5秒，或者预定的行进距离。操作者于是需要选择或者激活所述用户接口40-42中的一个以移动所述单元一段附加的距离。在另一个实施例中，当操作者保持所述用户接口40-42在“接通”位置时，所述基于旋转的驱动模块56可以计算所述速度并且移动第一和第二驱动轮100和102中的一个或者更多个。当所述用户接口40-42处于“关断”的位置时，所述基于旋转的驱动模块56停止所述运动。在一个实施例中，当操作者选择所述用户接口40-44时，所述柱16可以被锁定。所述驱动组件12可以具有柱驱动机构(图中未示出)，所述柱驱动机构可以自动调节所述柱16相对于纵轴118的角度位置以保持所述旋转角度

应该理解上面的说明书是用于说明的目的，不具有限定作用。例如，上面说明中的实施例(和/或其方面)可以互相之间结合采用。另外，根据本发明的教导在不脱离其范围的情况下，很多改型可以被作出以适应特定的环境或材料。尽管这里描述的材料尺寸和规格是用于限定本发明的参数目的，但是它们绝不是限定性的并且是示例性实施例。对于本领域技术人员来说通过上面的描述很多其他的实施例可以作出。所以，本发明的范围应当参考附加的权利要求，连同所述权利要求的等效物的整个范围来确定。在附加的权利要求中，术语“包括”和“其中”被用来作为相应术语“包含”和“在其中”的通俗易懂的英语表达形式。另外，在接下来的权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅被用来作为标志，而不是试图对它们的修饰物作出数字限定要求。此外，附加的权利要求的限定没有撰写成“装置加功能”形式，且不应被理解为基于35U.S.C§112第6段，除非该权利要求限定明确使用了后面跟有功能声明而没有进一步结构的语句“用于......的装置”。

本说明书使用例子来披露包括最佳模式的本发明，并且使得本领域技术人员能够实现本发明，包括制作和利用任何装置或系统以及通过结合的方式来实现。本发明的可专利范围通过权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员能够想到的其他实例。如果其他实例具有没有超出权利要求文字记载的结构要素或者具有与权利要求文字记载没有实质区别的等价结构要素，那么所述实例没有超出权利要求限定的范围。

部件列表

移动成像系统..................................................................10

驱动组件......................................................................12

操作控制台....................................................................14

X射线源组件...................................................................15

柱.............   ............................................................16

后部驱动轮....................................................................18

前轮..........................................................................20

X射线管罩.....................................................................22

准直器........................................................................24

后端..........................................................................26

成像控制器....................................................................27

前端..........................................................................28

目标..........................................................................29

台面..........................................................................30

臂状物........................................................................32

辐射源........................................................................34

X射线检测器...................................................................36

电缆..........................................................................37

驱动把手......................................................................38

用户接口......................................................................40

用户接口.........................................................42

用户接口.........................................................44

传感器...........................................................46

准直器传感器.....................................................48

驱动控制器.......................................................50

紧急停止机构.....................................................52

轴...............................................................54

基于旋转的驱动模块...............................................56

第一驱动轮......................................................100

第二驱动轮......................................................102

枢轴点..........................................................108

f箭头.....................................................   ...110

驱动轴线........................................................112

中点............................................................114

中心线..........................................................116

纵轴.............................................      .........118

线..............................................................120。

Claims (10)

1、一种移动成像系统10，包括：

机动驱动组件12；

与所述机动驱动组件12耦合连接的第一和第二驱动轮100、102；

与所述机动驱动组件12耦合连接并且从所述机动驱动组件12向上延伸的柱16，所述柱16可围绕枢轴点102旋转；

与所述柱16耦合连接的臂状物32，所述臂状物32包括安装于其外侧端上的辐射源15；

纵轴118，所述纵轴118平行于所述移动成像系统10的长度延伸并且中心位于所述第一和第二驱动轮100、102之间；以及

控制器50，其被配置成基于所述柱16相对于所述纵轴118的旋转角度来确定第一和第二速度以驱动所述第一和第二驱动轮100、102。

2、根据权利要求1所述的系统10，其中所述控制器50还被配置成当所述柱16的旋转角度改变时动态地改变第一和第二速度中的至少一个。

3、根据权利要求1所述的系统10，还包括至少一个用户接口40、42、44，所述控制器50还被配置成接收来自该至少一个用户接口40、42、44的输入，所述输入指示基于所述柱16的旋转角度移动第一和第二驱动轮100、102的请求以移动所述移动成像系统10。

4、根据权利要求1所述的系统10，还包括用户接口40，所述控制器50还被配置成接收来自所述用户接口40的输入，所述输入指示基于所述柱16的旋转角度移动所述第一和第二驱动轮100、102的请求和停止移动所述第一和第二驱动轮100、102的请求中的一个。

5、根据权利要求1所述的系统10，其中所述控制器50还基于第一和第二驱动轮100、102之间的距离以及期望速度中的至少一个来确定第一和第二速度。

6、根据权利要求1所述的系统10，其中所述控制器50还基于所述枢轴点108和所述第一和第二驱动轮100、102之间的沿所述纵轴的距离来确定第一和第二速度100、102。

7、根据权利要求1所述的系统10，其中所述第一和第二速度包括方向分量和速率分量。

8、根据权利要求1所述的系统10，其中所述辐射源15是X射线源。

9、根据权利要求1所述的系统10，还包括至少一个用户接口40、42、44，所述用户接口40、42、44被配置成基于所述旋转角度请求所述第一和第二驱动轮100、102的移动，所述至少一个用户接口40、42、44包括按钮、拨动开关、操纵杆、助力手柄、键盘、触摸屏和远程控制中的至少一个。

10、根据权利要求1所述的系统10，还包括传感器46，所述传感器46安装在靠近所述柱16的位置，所述传感器46检测所述柱16的旋转角度。

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