CN103395071B - 一种pet-ct脱开式棒源伸缩机构及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PET-CT脱开式棒源伸缩机构及其控制方法。本发明的PET-CT脱开式棒源伸缩机构包括：推拉头、拨片、平移机构及电机；其中，推拉头设置在棒源的末端；平移机构设置在机架上，位于棒源后，并且与棒源平行；拨片设置在平移机构的前端；平移机构与电机相连；推拉头为槽状，且两侧开通，拨片位于推拉头的槽内，并且能够从侧面脱开。本发明采用可脱开的推拉头和拨片的方式，驱动棒源伸缩的平移机构是固定不动的，当需要棒源做伸缩运动时，拨片位于推拉头内和棒源接触，推动棒源伸缩运动，当棒源做旋转运动时，拨片与推拉头不接触，棒源的旋转运动不受影响。本发明的棒源的伸缩与旋转运动的转换成本低，且结构简单。

Description

一种PET-CT脱开式棒源伸缩机构及其控制方法

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种PET-CT脱开式棒源伸缩机构及其控制方法。

背景技术

作为当今生物医学工程领域最先进的成像技术，分子医学影像技术是应用影像学的方法对活体状态下的生物过程进行细胞和分子水平的定性和定量研究，在分子水平上对生物体生理、病理的变化进行实时、动态、在体、无创的成像技术。它是研究靶向性、特异性分子探针及治疗药物的关键、核心技术。多模态分子影像技术可实现不同影像设备的优势互补，使获取的影像结果更精确、更可靠。临床实践已证明，多模态分子医学影像设备在重大疾病的早诊早治、治疗方案的制定、治疗效果的验证与评估中发挥着重要作用。正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography)PET具有很高的探测灵敏度，与能够提供结构信息的X射线断层成像(X-ray Computed Tomography)X-ray CT合并成单个设备PET-CT，得到了广泛的应用。

在PET-CT的PET中，准直器环套在探测器环内，探测器环固定在支架上，棒源在准直器环内，围绕探测体旋转进行扫描，放射伽马射线，伽马射线穿过探测体，由探测器接收伽马射线，从而进行透射扫描。由于棒源具有辐射性，因此需将棒源设置在屏蔽体内。当需要扫描时，棒源从屏蔽体中伸出，棒源围绕探测器环做旋转运动，完成扫描后，棒源缩回到屏蔽体中。由于结构的要求，屏蔽体需要随着棒源一起旋转。棒源既需要做伸缩运动，还要做旋转运动。

在实际应用中，棒源的伸缩运动和旋转运动的转换，都需要自动完成，任何的电机驱动都需要电缆连接，如果给棒源的伸缩电机连接电缆，那么当棒源做旋转运动的时候，电缆就会被卷在一起，由于棒源需要连续旋转扫描，不可能做无限长的电缆，如何解决伸缩运动动力的转换成为难点。目前普遍采用的有两种结构，一种是棒源的伸缩机构随棒源一起旋转，外加电刷给棒源的伸缩电机供电；另一种是伸缩机构不随棒源旋转，通过一个机械手来抓取棒源，这两种结构都有着成本高、结构复杂、故障率相对高的弊端。在PET-CT开发过程中，选择驱动棒源的伸缩的方案存在如下问题：如果采用电刷的方式，我们国家的这种大直径的电刷还没有很好的成熟的产品，国外的产品又价格太高；如果采用机械手，成本也非常昂贵。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提供一种设计巧妙，结构简单，且成本低的PET-CT脱开式棒源伸缩机构及其控制方法。

本发明的一个目的在于提供一种PET-CT脱开式棒源伸缩机构。

在PET-CT中的PET中，准直器环套在探测器环内，探测器环固定在机架上，棒源设置在屏蔽体内，扫描时，棒源从屏蔽体伸出至准直器环内，围绕探测器环旋转进行扫描。

本发明的PET-CT脱开式棒源伸缩机构包括：推拉头、拨片、平移机构及电机；其中，推拉头设置在棒源的末端；平移机构设置在机架上，位于棒源后，并且与棒源平行；拨片设置在平移机构的前端；平移机构与电机相连；推拉头为槽状，且两侧开通，拨片位于推拉头的槽内，并且能够从侧面脱开。

平移机构包括螺母、丝杠、滑块、导轨及导轨支撑架；其中，拨片固定在螺母上，螺母套在丝杠上；螺母安装在滑块上；滑块在导轨上滑动；导轨安装在导轨支撑架上；导轨支撑架固定在机架上；丝杠的末端连接至电机。电机驱动丝杠旋转带动螺母做向前或向后的平移运动，固定在一起的螺母和拨片在导轨上实现向前或向后的运动，从而实现驱动与推拉头相连接的棒源的伸缩运动。

推拉头为槽状，且两侧开通，具有前推板和后拉板，拨片处在推拉头的槽内，拨片向前或向后运动时，分别抵住前推板和后拉板，从而带动棒源向前或向后运动，实现棒源的伸缩运动。推拉头的槽宽大于拨片的厚度。当电机带动拨片向前移动时，拨片抵住前推板，推动前推板向前运动，从而推动棒源向前运动从屏蔽体伸出；当棒源运动到位后，电机反转带动拨片往回移动一个很小的距离，使拨片与推拉头脱开一个安全距离，两者不接触，这样拨片不影响棒源的旋转，棒源旋转，推拉头从侧面与拨片脱开，当棒源扫描完成后，棒源停在相同的位置，拨片从侧面进入重新卡推拉头的槽内，电机反转带动拨片向后运动，拨片抵住后拉板，带动后拉板向后运动，从而将棒源拉回屏蔽体内。

棒源在准直器环内旋转，在探测器环内的空间，除去旋转的棒源的空间，在余下的有效空间内对病人进行检查，形成病人孔。病人孔越大，病人感受越好；同时，探测器环越小，灵敏度和分辨率就越高。由于屏蔽体对棒源的还起到支撑作用，屏蔽体支撑棒源在准直器环内旋转，要形成对棒源的辐射性的有效屏蔽，屏蔽体具有一定的厚度，这样就相对的减小了病人孔的孔径，这种结构很难减小探测器环的直径或扩大病人孔的直径。因此，本发明的屏蔽体分成两部分，包括固定屏蔽体和运动屏蔽体；固定屏蔽体支撑架固定在机架上；固定屏蔽体安装在固定屏蔽体支撑架上；运动屏蔽体支撑架通过轴承与机架相连；运动屏蔽体安装在运动屏蔽体支撑架上；棒源安装在运动屏蔽体内。棒源进行扫描时，屏蔽并支撑棒源的屏蔽体，一半固定不动，一半随着棒源一起运动旋转，只有一半厚度的屏蔽体随着棒源旋转，减小了屏蔽体在孔径中的占用空间，能够节省出屏蔽体一半厚度的空间，从而有效扩大病人孔的直径，同时提高灵敏度和分辨率。

本发明的另一个目的在于提供一种PET-CT脱开式棒源伸缩机构的控制方法。

本发明的PET-CT脱开式棒源伸缩机构的控制方法，包括以下步骤：

1)拨片位于推拉头的槽内，电机开启控制平移机构，带动拨片向前运动，拨片推动棒源伸出屏蔽体；

2)当棒源进入准直器环运动到位后，电机反转带动拨片往回移动一个很小的距离，使拨片与推拉头脱开一个安全距离，两者不接触；

3)棒源在准直器环内进行扫描，当棒源扫描完成后，棒源停在相同的位置，拨片再次进入推拉头内；

4)电机反转带动拨片向后运动，从而将棒源拉回屏蔽体内。

本发明的优点：

本发明采用可脱开的推拉头和拨片的方式，驱动棒源伸缩的平移机构是固定不动的，而棒源完成伸缩后又可以围绕准直器环做旋转运动。当需要棒源伸缩运动时，拨片位于推拉头内和棒源接触，推动棒源伸缩运动，当棒源做旋转运动时，拨片与推拉头不接触，从而棒源与平移机构脱离，棒源的旋转运动不受影响。本发明的棒源的伸缩与旋转运动的转换成本低，且结构简单。

附图说明

图1为本发明的PET-CT脱开式棒源伸缩机构的棒源位于屏蔽体的剖面图；

图2为本发明的PET-CT脱开式棒源伸缩机构的棒源伸出屏蔽体的剖面图；

图3为本发明的PET-CT脱开式棒源伸缩机构的推拉头处的局部放大的剖面图；

图4为本发明的PET-CT脱开式棒源伸缩机构的平移机构的局部放大的俯视图

图5为本发明的PET-CT脱开式棒源伸缩机构的探测器环的正视图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。

图1和图2分别为棒源缩回屏蔽体和伸出屏蔽体的剖面图。如图1和图2所示，在PET-CT中的PET中，准直器环7套在探测器环8内，探测器环8固定在机架9上，棒源1设置在屏蔽体6内，扫描时，棒源1从屏蔽体6中伸出在准直器环内，围绕探测体旋转进行扫描。

如图1和2所示，PET-CT脱开式棒源伸缩机构包括：推拉头2、拨片3、平移机构4及电机5；其中，推拉头2设置在棒源1的末端；平移机构4设置在机架9上，位于棒源1的末端，并且与棒源1平行；拨片3设置在平移机构4的前端；平移机构4与电机5相连。电机5采用减速电机。

如图3所示，推拉头2为U型的槽，具有前推板和后拉板，且两侧开通，拨片3位于推拉头的槽内，推拉头的槽宽为15mm，拨片的厚度为5mm，从而能够从侧面脱开。

如图3和4所示，平移机构4包括螺母41、丝杠42、滑块43、导轨44及导轨支撑架；其中，拨片3固定在螺母41上，螺母41与丝杠42相螺旋连接；螺母41安装在滑块43上；滑块43在导轨44上滑动；导轨44安装在导轨支撑架上；导轨支撑架固定在机架9上；丝杠42连接至电机5。

如图5所示，屏蔽体6包括：固定屏蔽体支撑架61、运动屏蔽体支撑架62、固定屏蔽体63和运动屏蔽体64；其中，固定屏蔽体支撑架61固定在机架9上；固定屏蔽体63安装在固定屏蔽体支撑架61上；运动屏蔽体支撑架62通过轴承与机架9相连；运动屏蔽体64安装在运动屏蔽体支撑架62上；棒源1插在运动屏蔽体64内。屏蔽并支撑棒源的屏蔽体，一半固定不动，一半随着棒源一起运动旋转，只有一半厚度的屏蔽体随着棒源旋转，减小了屏蔽体在孔径中的占用空间，能够节省出屏蔽体一半厚度的空间，将病人孔的直径从D1扩大到了了D2，从而有效扩大病人孔的直径，同时保证了灵敏度和分辨率。

本实施例的PET-CT脱开式棒源伸缩机构的控制方法，包括以下步骤：

1)拨片位于推拉头的槽内，电机开启控制平移机构，带动拨片向前运动，拨片推动棒源伸出屏蔽体；

2)当棒源进入准直器环运动到位后，电机反转带动拨片往回移动5mm的距离，使拨片与推拉头的前推板和后拉板都脱开5mm，两者不接触；

3)棒源在准直器环内进行扫描，当棒源扫描完成后，棒源停在原来的位置，拨片再次进入推拉头内；

4)电机反转带动拨片向后运动，从而将棒源拉回屏蔽体内。

最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种PET-CT脱开式棒源伸缩机构，在所述PET-CT中的PET中，准直器环(7)套在探测器环(8)内，探测器环(8)固定在机架(9)上，棒源(1)设置在屏蔽体(6)内，扫描时，棒源(1)从屏蔽体(6)伸出至准直器环(7)内，围绕探测体旋转进行扫描，其特征在于，所述PET-CT脱开式棒源伸缩机构包括：推拉头(2)、拨片(3)、平移机构(4)及电机(5)；其中，推拉头(2)设置在棒源(1)的末端；平移机构(4)设置在机架(9)上，位于棒源(1)后，并且与棒源(1)平行；拨片(3)设置在平移机构(4)的前端；平移机构(4)与电机(5)相连；推拉头(2)为槽状，且两侧开通，拨片(3)位于推拉头(2)的槽内，并且能够从侧面脱开。

2.如权利要求1所述的PET-CT脱开式棒源伸缩机构，其特征在于，所述平移机构(4)包括螺母(41)、丝杠(42)、滑块(43)、导轨(44)及导轨支撑架；其中，拨片(3)固定在螺母(41)上，螺母(41)套在丝杠(42)上；螺母(41)安装在滑块(43)上；滑块(43)在导轨(44)上滑动；导轨(44)安装在导轨支撑架上；导轨支撑架固定在机架(9)上；丝杠(42)的末端连接至电机(5)。

3.如权利要求1所述的PET-CT脱开式棒源伸缩机构，其特征在于，所述推拉头(2)具有前推板和后拉板。

4.如权利要求1所述的PET-CT脱开式棒源伸缩机构，其特征在于，所述推拉头(2)的槽宽大于拨片(3)的厚度。

5.如权利要求1所述的PET-CT脱开式棒源伸缩机构，其特征在于，所述屏蔽体(6)包括：固定屏蔽体支撑架(61)、运动屏蔽体支撑架(62)、固定屏蔽体(63)和运动屏蔽体(64)；其中，固定屏蔽体支撑架(61)固定在机架(9)上；固定屏蔽体(63)安装在固定屏蔽体支撑架(61)上；运动屏蔽体支撑架(62)通过轴承与机架(9)相连；运动屏蔽体(64)安装在运动屏蔽体支撑架(62)上；棒源(1)安装在运动屏蔽体(64)内。

6.一种如权利要求1所述的PET-CT脱开式棒源伸缩机构的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)拨片位于推拉头的槽内，电机开启控制平移机构，带动拨片向前运动，拨片推动棒源伸出屏蔽体；

2)当棒源进入准直器环运动到位后，电机反转带动拨片往回移动一个很小的距离，使拨片与推拉头脱开一个安全距离，两者不接触；

3)棒源在准直器环内进行扫描，当棒源扫描完成后，棒源停在相同的位置，拨片再次进入推拉头内；

4)电机反转带动拨片向后运动，从而将棒源拉回屏蔽体内。