CN102648859B

CN102648859B - X线ct机

Info

Publication number: CN102648859B
Application number: CN201210168789.2A
Authority: CN
Inventors: 刘岿; 蒯多杰; 杨磊
Original assignee: Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology of CAS
Current assignee: Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology of CAS
Priority date: 2012-05-28
Filing date: 2012-05-28
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2032-05-28
Also published as: CN102648859A

Abstract

一种X线CT机，包括一扫描架，所述扫描架包括底座、转盘、支座、轴承以及转盘驱动装置，所述转盘通过所述轴承与所述底座相连，所述支座与所述轴承相连，所述转盘驱动装置的一部分与所述支座相连，另一部分与所述转盘相连，用于驱动转盘相对支座转动，所述轴承包括轴承外圈和轴承内圈，所述轴承外圈与所述支座相连，所述转盘相对于所述轴承内圈设有一外凸环，通过穿设于所述外凸环和轴承内圈之间的连接元件将所述转盘和轴承内圈固定在一起，本发明中转盘具有较高的回转精度。

Description

X线CT机

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种X线CT机。

背景技术

X线CT机通过探测穿过物体的X射线，利用图像重建技术，再现物体的内部结构，从而实现无损检测。

X线CT机通常由扫描架、扫描床、操作台和其他辅助设备组成。扫描架的作用是驱动X射线管和与其相对安装的X线探测器围绕被扫描对象旋转，采集穿透被扫描对象的X射线数据；扫描床的作用是放置并驱动被扫描对象按指定要求运动；操作台的作用是操控整个系统，并实现数据重建，获取所需的图像。

随着成像需求的发展，CT机的结构正在经受严峻的挑战。为了实现连续扫描，X射线管的容量逐渐提高。为了提高CT机的时间分辨率，便于对运动对象成像，CT机的扫描速度不断提高(目前已达到180R/Min)。为了提高重建图像的准确性，对图像质量的要求越来越高。同时，人们对诊断环境的舒适性要求也越来越严苛。这些变化催生CT机结构的进一步优化。

一方面，X射线管容量的增加，必然导致X射线管、高压发生器等部件体积和质量的增加。扫描架转速的提高导致离心力的大幅增加，这对扫描架结构系统的强度和刚度提出更高的要求。传统上的增加转盘壁厚等方法虽能保证强度和刚度，但却与整机轻量化的设计理念想违背，因此需要用创新的理念来重新设计扫描架。并且，随着X射线管容量的增加，各相关部件的发热量同时增大，对于内部空间相对狭小的CT机来说，扫描架的设计需利于各部件的通风散热。

另一方面，传统的驱动方式(皮带，齿轮等)，在高速情况下产生较大的噪音，如：转速高于90R/Min时同步带驱动方式噪音超过70dB，这在医院诊断室内显得比较刺耳。同时，传统驱动方式的驱动力(力矩)，以及驱动部件加工误差会引起转盘的转速波动和整个扫描架的振动，从而影响所采集数据的质量及重建图像的准确性。

再者，为保证重建图像的准确性，必须严格控制成像相关运动的精度，如：扫描架的旋转和扫描床的进给。特别是螺旋CT成像时，为保证恒定的螺距必须实现扫描架和扫描床的高精度联动，而图像重建时也需要精确的位置信息。这些对整机的位置信息传感方案和驱动提出了更高的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种具有较高运动精度的X线CT机。

本发明提供的X线CT机，包括一扫描架，所述扫描架包括底座、转盘、支座、轴承以及转盘驱动装置，所述转盘通过所述轴承与所述底座相连，所述支座与所述轴承相连，所述转盘驱动装置的一部分与所述支座相连，另一部分与所述转盘相连，用于驱动转盘相对支座转动，所述轴承包括轴承外圈和轴承内圈，所述轴承外圈与所述支座相连，所述转盘相对于所述轴承内圈设有一外凸环，通过穿设于所述外凸环和轴承内圈之间的连接元件将所述转盘和轴承内圈固定在一起。

根据本发明的一个实施例，所述转盘驱动装置包括定子和转子，所述定子与所述支座相连，所述转子与所述转盘相连。

根据本发明的一个实施例，所述转子上设有一用于为安装在转盘的相关部件提供电能的滑环。

根据本发明的一个实施例，所述定子和转子上分别设有角位移传感器。

根据本发明的一个实施例，所述X线CT机还包括扫描床，所述扫描床和所述扫描架之间设有与所述角位移传感器电连接的角位移补偿器，用于所述扫描床和所述扫描架运动的同步控制。

根据本发明的一个实施例，所述转盘为镂空结构。

根据本发明的一个实施例，所述轴承外圈和轴承内圈之间夹设有双列滚珠。

根据本发明的一个实施例，所述轴承外圈包括第一轴承外圈和第二轴承外圈，所述第一轴承外圈与所述支座相连，所述第二轴承外圈与所述第一轴承外圈相对，且通过连接螺钉与所述第一轴承外圈固接在一起。

根据本发明的一个实施例，所述第一轴承外圈和第二轴承外圈的连接面为台阶面。

根据本发明的一个实施例，所述转盘上还设有X射线管、电源、高压发生器、准直器、探测器以及热交换器。

在本发明中，轴承外圈与支座相连，轴承内圈与转盘相连，轴承内圈和轴承外圈之间采用双列滚珠，并且，转盘和轴承之间的连接是通过穿设于转盘的外凸环与轴承内圈的连接螺钉固定，使得轴承和转盘之间的连接稳定度较高，有利于提高转盘的约束刚度，减少转盘在回转过程中因离心力而产生的变形，可大大提高转盘的回转精度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1所示为本发明X线CT机的结构示意图。

图2所示为扫描架的立体示意图。

图3所示为图2的剖视示意图。

图4所示为扫描架部分结构的剖视示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的X线CT机其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1所示为本发明X线CT机的结构示意图。如图1所示，本发明的X线CT机包括扫描架10、扫描床20和操作台30。所述扫描床20用于放置并驱动被扫描对象按指定要求直线运动。所述扫描架10用于驱动X射线管和与其相对安装的X线探测器围绕被扫描对象旋转，采集穿透被扫描对象的X射线数据。所述操作台30用于操控整个系统，并实现数据重建，获取所需的图像。

图2及图3所示为扫描架10的结构示意图。如图2及图3所示，所述扫描架10包括底座11、转盘12、支座13、轴承14、转盘驱动装置15、电源16、高压发生器17、X射线管18、准直器19、探测器20、热交换器21。

其中，转盘12通过轴承14与底座11相连，支座13与轴承14相连。X射线管18、电源16、高压发生器17、准直器19、探测器20、热交换器21均设于转盘12上，可在转盘驱动装置15的驱动下随转盘12一起转动。上述元件16-21在转盘12上的相对位置及作用如下：电源16和高压发生器17分置于X射线管18的两侧，用于为X射线管18提供高压电，以使X射线管18发射所需波长的X射线，令发射的X射线穿过被扫描对象。准直器19靠近X射线管18的内侧，用于控制由X射线管18所发射的X射线的扇束形状。探测器20与X射线管18相对设置，用于采集穿过被扫描对象的X射线数据。热交换器21用于散发转盘12上X射线管18工作时产生的热量。

下面具体介绍转盘12、转盘驱动装置15与支座13的连接。图4示出轴承14和转盘驱动装置15的大致结构。如图4所示，轴承14包括第一轴承外圈141、第二轴承外圈142、轴承内圈143、滚珠144以及连接螺钉145。第二轴承外圈142的外缘与底座11固接，第一轴承外圈141的后侧与支座13固定在一起。第二轴承外圈142与第一轴承外圈141的一侧面相接触，且通过由第一轴承外圈141的背面穿过第一轴承外圈141和第二轴承外圈142的连接螺钉145固定在一起。第一轴承外圈141和第二轴承外圈142之间的连接面设计成台阶面，以方便第一轴承外圈141和第二轴承外圈142的定位。轴承内圈143设于第一轴承外圈141和第二轴承外圈142的内侧。轴承内圈143和轴承外圈141、142之间夹设的滚珠144为双列滚珠，以提高轴承内圈143相对于轴承外圈141、142的回转稳定度。转盘12的一侧相对于轴承内圈143设有一凸伸出转盘12主体部分的外凸环121。轴承内圈143与转盘12之间通过穿设于转盘12的外凸环121和轴承内圈143的螺钉等连接元件122以及轴承内圈143的内表面与转盘12主体部分的外表面之间的配合固接在一起，使轴承内圈143可在转盘驱动装置15和转盘12的带动下相对于轴承外圈141、142及底座11和支座13转动。

请继续参阅图4，转盘驱动装置15包括定子151和转子152。定子151通过连接螺钉153固定至支座13上。转子152通过连接螺钉154安装至转盘12内缘，通过定子151线圈和转子152上磁钢之间的电磁力驱动转盘12相对于支座13转动。转子152和定子151的相对位置分别设有角位移传感器155、156，用于反馈转盘12的回转角度。上述角位移传感器可以为同步感应器或其它合适的传感器。另外，扫描床20和扫描架10之间还设有与角位移传感器155、156电连接的角位移补偿器(例如同步补偿器)，以进行扫描床20和扫描架10运动的同步控制，提高扫描床20和转盘12的同步精度，进而提高成像质量。另外，转子152上还设有滑环22，用于为安装在转盘12上的相关部件提供电能并进行数据交换，例如，由探测器20采集的数据通过滑环22发送回操作台30的影像工作站，经过图像重建后还原出被扫描对象内部的结构。

最后需要说明的是，本实施例中转盘12为整个镂空的结构，并特别针对发热元件的部位设置相对于其它部位更为密集的孔洞，以减轻转盘12的重量，并特别针对发热元件散热。

由以上叙述可知，本发明至少具有如下优点：

1.在本发明中，轴承外圈141、142与支座13、底座11相连，轴承内圈143与转盘12相连，轴承内圈143和轴承外圈141、142之间采用双列滚珠144，并且，转盘12和轴承14之间的连接是通过穿设于转盘12的外凸环121与轴承内圈143的连接螺钉122以及轴承内圈143的内表面与转盘12主体部分的外表面之间的配合固定，使得轴承14和转盘12之间的连接稳定度较高，有利于提高转盘12的约束刚度，减少转盘12在回转过程中因离心力而产生的变形，可大大提高转盘12的回转精度。

2.转盘12采用由定子151和转子152组成的转盘驱动装置15通过电磁力直接驱动的方式，可降低传统驱动方式的驱动噪音，改善诊疗环境，同时可避免传统驱动方式驱动力扰动对转盘12回转轴的影响，提高转盘12的回转精度。

3.本发明中转盘12采用镂空式设计，有利于减轻重量，实现整机的轻量化设计，同时，针对发热元件设计的密集型孔洞有利于加强扫描架10的通风散热能力，改善内部元件的散热条件，降低回转过程中的空气噪音。

4.本发明在定子151和转子152上分别设有角位移传感器156、155，以高精度反馈转盘12的回转角度以及转盘驱动装置15的角位移，该位移信号通过转换反馈给转盘驱动装置15的驱动器，利于提高转盘12的位移精度，同时，该位移信号还可经过角位移补偿器反馈给扫描床20的电机驱动器，有利于提高扫描床20和转盘12运动的同步精度，进而提高成像质量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种X线CT机，包括一扫描架，所述扫描架包括底座、转盘、支座、轴承以及转盘驱动装置，所述转盘通过所述轴承与所述底座相连，所述支座与所述轴承相连，所述转盘驱动装置的一部分与所述支座相连，另一部分与所述转盘相连，用于驱动转盘相对支座转动，其特征在于：所述轴承包括轴承外圈和轴承内圈，所述轴承外圈包括第一轴承外圈和第二轴承外圈，所述第一轴承外圈与所述支座相连，所述第二轴承外圈与所述第一轴承外圈相对，且通过连接螺钉与所述第一轴承外圈固接在一起，所述轴承内圈设于第一轴承外圈和第二轴承外圈的内侧，所述轴承内圈和所述第一轴承外圈、所述第二轴承外圈之间夹设有双列滚珠，所述转盘相对于所述轴承内圈设有一外凸环，通过穿设于所述外凸环和轴承内圈之间的连接元件将所述转盘和轴承内圈固定在一起。

2.如权利要求1所述的X线CT机，其特征在于：所述转盘驱动装置包括定子和转子，所述定子与所述支座相连，所述转子与所述转盘相连。

3.如权利要求2所述的X线CT机，其特征在于：所述转子上设有一用于为安装在转盘上的相关部件提供电能的滑环。

4.如权利要求2所述的X线CT机，其特征在于：所述定子和转子上分别设有角位移传感器。

5.如权利要求4所述的X线CT机，其特征在于：所述X线CT机还包括扫描床，所述扫描床和所述扫描架之间设有与所述角位移传感器电连接的角位移补偿器，用于所述扫描床和所述扫描架运动的同步控制。

6.如权利要求1所述的X线CT机，其特征在于：所述转盘为镂空结构。

7.如权利要求1所述的X线CT机，其特征在于：所述第一轴承外圈和第二轴承外圈的连接面为台阶面。

8.如权利要求1所述的X线CT机，其特征在于：所述转盘上还设有X射线管、电源、高压发生器、准直器、探测器以及热交换器。