CN104042231A - 用于ct设备的机架的定位系统以及包括其的ct设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于CT设备的机架的定位系统及包括其的CT设备。所述CT设备的机架包括在扫描期间进行旋转运动以进行扫描的旋转部分和不进行旋转运动的非旋转部分，所述定位系统包括：位于所述旋转部分中的第一运动感测装置，用于感测所述旋转部分的运动；以及位于所述旋转部分中的处理单元，其读取由所述第一运动感测装置感测的所述旋转部分的运动信息，并对该信息进行处理。通过本发明的实施例，可以简化系统结构，节省成本。

Description

用于CT设备的机架的定位系统以及包括其的CT设备

技术领域

本发明涉及CT成像技术领域，具体地涉及用于CT设备的机架的定位系统以及包括其的CT设备。

背景技术

一般地，CT设备的机架包括旋转部分和非旋转部分。在扫描期间，旋转部分在垂直于CT设备的病床平面的平面内进行旋转运动以使得扫描得以进行。而非旋转部分一般静止不动，或稍微偏离垂直于CT设备的病床平面的平面。为了进行正确的CT数据采集和图像重建，需要向数据采集装置发送与旋转部分的旋转角度对应的触发信号，以触发数据采集和/或A/D转换。有时，还需要知道CT设备的机架偏离垂直于CT设备的病床平面的倾斜角度。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种用于CT设备的机架的定位系统，其中所述CT设备的机架包括在扫描期间进行旋转运动以进行扫描的旋转部分和不进行旋转运动的非旋转部分，所述定位系统包括：

位于所述旋转部分中的第一运动感测装置，用于感测所述旋转部分的运动；以及

位于所述旋转部分中的处理单元，其读取由所述第一运动感测装置感测的所述旋转部分的运动信息，并对该信息进行处理。

根据本发明的一个实施例，所述处理单元根据所述旋转部分的运动信息计算所述旋转部分的旋转角度，并根据所述旋转角度向用于采集CT扫描数据的数据采集和处理单元发送控制命令。

根据本发明的一个实施例，所述控制命令包括用于使所述数据采集和处理单元开始CT扫描数据采集的触发信号。

根据本发明的一个实施例，所述处理单元根据所述旋转部分的运动信息计算所述旋转部分相对于与CT设备的病床床面垂直的平面的倾斜角度。

根据本发明的一个实施例，所述处理单元根据所述旋转部分的运动信息确定所述CT设备的机架的平衡情况。

根据本发明的一个实施例，所述定位系统还包括位于所述非旋转部分中的第二运动感测装置以及第二处理单元，其中所述第二运动感测装置感测所述非旋转部分的运动，所述第二处理单元读取由所述第二运动感测装置感测的所述非旋转部分的运动信息，并对该信息进行处理。

根据本发明的一个实施例，所述第二处理单元根据所述非旋转部分的运动信息计算所述非旋转部分相对于与CT设备的病床床面垂直的平面的倾斜角度。

根据本发明的一个实施例，所述运动信息为所述旋转部分的以下项中的至少一个：位移、速度、加速度以及它们的组合。

根据本发明的一个实施例，所述运动信息为所非述旋转部分的以下项中的至少一个：位移、速度、加速度以及它们的组合。

根据本发明的一个实施例，所述第一运动感测装置为以下项中的至少一个：陀螺仪、加速度传感器以及它们的组合。

根据本发明的一个实施例，所述第二运动感测装置为以下项中的至少一个：陀螺仪、加速度传感器以及它们的组合。

根据本发明的一个实施例，所述第一运动感测装置为以下项中的至少一个：陀螺仪芯片、加速度传感器芯片以及它们的组合。

根据本发明的一个实施例，所述第一运动感测装置以及所述处理单元位于所述旋转部分的印刷电路板中的数据采集控制芯片上。

根据本发明的一个实施例，所述第二运动感测装置为以下项中的至少一个：陀螺仪芯片、加速度传感器芯片以及它们的组合。

根据本发明的一个实施例，所述第二运动感测装置以及所述第二处理单元位于所述非旋转部分的控制电路板上。

根据本发明的一个实施例，所述旋转角度为所述旋转部分在与CT设备的病床床面垂直的平面内进行旋转运动时的旋转角度。

根据本发明的一个实施例，所述处理单元在所述旋转部分的运动信息在多次测量中出现重复的扰动时确定所述CT设备的机架存在不平衡。

根据本发明的一个实施例，所述处理单元根据所述扰动计算所述旋转部分的各组成部分存在不平衡的概率。

根据本发明的一个实施例，所述处理单元将所述旋转部分的各组成部分存在不平衡的概率以图片的形式显示在显示器上。

根据本发明的另一方面，提供一种CT设备，其包括如上所述的定位系统。

附图说明

为了更透彻地理解本公开的内容，下面参考结合附图所进行的下列描述，在附图中：

图1是CT设备的一个实施例的示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的定位系统的工作原理示意图；

图3是根据本发明的另一实施例的定位系统的工作原理示意图；

图4是根据本发明的一个实施例的在显示器示出的CT机架的不平衡状况的示意图；

图5是根据本发明的运动感测装置的一个实施例的示意图；以及

图6是根据本发明的运动感测装置的另一实施例的示意图。

具体实施方式

下面将参考附图来详细描述用于实现本发明的具体实施例。但应当理解的是，本发明并不限于下述具体实施例。

图1是CT设备的一个实施例的示意图。在图1的示意图中，示出了包括旋转部分和非旋转部分的CT机架，位于CT机架前方的病床（其上躺有患者），还示出了与CT设备相连的工作站。一般地，将平行于病床平面的方向设为Z轴方向，将垂直于病床平面的方向设为X-Y平面方向。在扫描期间，旋转部分一般在X-Y平面内进行旋转运动，而非旋转部分保持不动。但是，由于机架的不平衡或固定不牢固或者其它原因，在旋转部分的旋转运动期间，旋转部分和非旋转部分可能会有偏离X-Y平面的倾斜。

如前所述，为了进行正确的CT数据采集和图像重建，需要向数据采集装置发送与旋转部分的旋转角度对应的触发信号，以在正确的时刻触发数据采集和A/D转换。一般地，数据采集&A/D转换装置位于旋转部分中。在现有技术中，通过位于非旋转部分中的专有的触发信号发生电路产生用于控制CT数据采集装置进行A/D转换并产生用于图像重建的数据的触发信号。该触发信号通常对应于机架的旋转角度而发生的，例如，每个机架旋转周期产生约1000个触发信号。编码器作为检测机架旋转角度的传感器，其也位于非旋转部分中。触发信号是根据编码器信号频率的倍数/分数而产生的。所产生的触发信号随后通过连接非旋转部分和旋转部分的滑环而被发送给旋转部分。另外，由于编码器是递增的，因此为了产生正确的触发信号还需要使用G脉冲来指示机架的零位置。

根据本发明的一个实施例，提供一种用于CT设备的机架的定位系统。该定位系统包括运动感测装置以及处理单元。运动感测装置位于CT设备机架的旋转部分中，用于感测旋转部分的运动。处理单元读取由运动感测装置感测的旋转部分的运动信息，并对该信息进行处理。运动感测装置感测的可以是旋转部分的以下项中的至少一个：位移、速度、加速度以及它们的组合。处理单元对所读取的运动信息经过处理可以得到旋转部分的旋转角度数据。由此，处理单元可以根据所得到的旋转角度数据在旋转部分旋转到相应的角度时就发送触发信号。该触发信号被传送到同样位于旋转部分中的数据采集&A/D转换装置，以控制数据采集&A/D转换装置在相应的旋转角度处进行数据采集、A/D转换、数据重建等。可以理解的是，处理单元也可以发送其它的控制命令。通过本发明的上述实施例的定位系统，正确的触发信号的产生无需使用触发信号发生器、编码器、滑环、G脉冲装置等复杂的结构，只需通过位于旋转部分中的运动感测装置和处理单元即可实现，因此简化了系统结构，节省了成本。

运动感测装置可以是任何适于感测运动信息的传感器或者它们的组合，诸如例如陀螺仪、加速度传感器以及它们的组合。图2示出了根据本发明的一个实施例的定位系统的工作原理示意图。在该实施例中，运动感测装置为陀螺仪芯片，处理单元为FPGA、MCU或DSP芯片，它们位于旋转部分的印刷电路板中的数据采集控制芯片（DCB）上。在该实施例中，运动感测装置与处理单元之间的接口标准采用I2C/SPI标准，如图2中所示。可以理解的是，也可以采用其它的接口标准。在图5A和5B中示出了本实施例中可以采用的一种陀螺仪芯片的示例，其中图5A为立体图，图5B为底视图。陀螺仪芯片感测的是旋转部分的三轴（X、Y、Z轴，其中平行于地面/病床平面的为Z轴）角速度Ω（x,y,z），处理单元读取角速度信息后通过在时间域上对其进行积分可以得到旋转部分的在三轴上的角度数据：角度＝∫Ωdt。其中，从三轴角度数据可以得出旋转部分在与病床床面垂直的平面（X-Y平面）内进行旋转运动时的旋转角度。然后，处理单元根据旋转部分的旋转角度在旋转部分旋转到适当的旋转角度时向A/D&数据采集装置发送触发信号，从而触发正确的数据采集和图像重建。

图3示出了根据本发明的另一实施例的定位系统的工作原理示意图。在该实施例中，运动感测装置为加速度传感器（例如三轴加速度传感器，或者三个或多个单轴加速度传感器的组合，等），处理单元为FPGA、MCU或DSP芯片，它们位于旋转部分的印刷电路板中的数据采集控制芯片（DCB）上。在该实施例中，运动感测装置与处理单元之间的接口标准也采用I2C/SPI标准。在图6A和6B中示出了本实施例中可以采用的一种加速度传感器的示例，其中图6A为立体图，图6B为俯视图。加速度传感器感测的是旋转部分的三轴（X、Y、Z轴，其中平行于地面/病床平面的为Z轴）角加速度A（x,y,z），处理单元读取角加速度信息后通过在时间域上对其进行积分可以得到旋转部分的在三轴上的角速度数据：Ω＝∫Adt，通过对角速度Ω在时间域上再次积分，可以得到旋转部分的在三轴上的角度数据：角度＝∫Ωdt。同理，从三轴角度数据可以得出旋转部分在与病床床面垂直的平面（X-Y平面）内进行旋转运动时的旋转角度。然后，处理单元根据旋转部分的旋转角度在旋转部分旋转到适当的旋转角度时向A/D&数据采集装置发送触发信号，从而触发正确的数据采集和图像重建。

在上面的实施例中，处理单元根据运动感测装置感测的运动信息计算的是旋转部分的旋转角度，但可以理解的是，也可以根据所感测的运动信息计算其它数据。

在本发明的另一实施例中，处理单元可以根据运动感测装置感测的旋转部分的运动信息计算CT机架相对于与CT设备的病床床面垂直的平面（即X-Y平面）的倾斜角度。处理单元根据运动感测装置所测得的运动信息（诸如角速度、角加速度等）可以计算旋转部分在X-Y-Z坐标系中的角度数据，从而得出旋转部分偏离X-Y平面的倾斜角度，即CT机架的倾斜角度。。

在本发明的又一实施例中，处理单元还可以根据旋转部分的运动信息确定CT机架的平衡情况。可选地，处理单元可以分析多次测量结果，当旋转部分的运动信息在多次测量中出现重复的扰动时，处理单元确定CT机架存在不平衡。处理单元还可以根据所述扰动计算旋转部分的各组成部分存在不平衡的概率，并以图片的形式将其显示在显示器上，如图4所示。

在上面的实施例中，运动感测装置与处理单元是位于旋转部分中的。可选地或附加地，运动感测装置和处理单元可以位于非旋转部分中，用于测量CT机架相对于与CT设备的病床床面垂直的平面（即X-Y平面）的倾斜角度。其中，该运动感测装置感测非旋转部分的运动，该处理单元读取由该运动感测装置感测的非旋转部分的运动信息，并对该信息进行处理。例如，处理单元根据运动感测装置所测得的运动信息（诸如角速度、角加速度等）可以计算非旋转部分在X-Y-Z坐标系中的角度数据，从而得出非旋转部分偏离X-Y平面的倾斜角度，即CT机架的倾斜角度。同样地，位于非旋转部分中的该运动感测装置感测的运动信息可以是非旋转部分的以下项中的至少一个：位移、速度、加速度以及它们的组合。该运动感测装置可以是以下项中的至少一个：陀螺仪、加速度传感器以及它们的组合。同样，该运动感测装置可以是以下项中的至少一个：陀螺仪芯片、加速度传感器芯片以及它们的组合。在一个实施例中，该运动感测装置以及处理单元位于非旋转部分的控制电路板上。

通过根据本发明的各实施例的定位系统和/或包括该定位系统的CT设备，可以在无需编码器、滑环等装置的情况下实现触发信号的正确产生和发送，还可以实现对CT机架平衡情况的检测。

虽然上述已经结合附图描述了本发明的具体实施例，但是本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种改变、修改和等效替代。这些改变、修改和等效替代都意为落入随附的权利要求所限定的精神和范围之内。

Claims (20)

1.一种用于CT设备的机架的定位系统，其中所述CT设备的机架包括在扫描期间进行旋转运动以进行扫描的旋转部分和不进行旋转运动的非旋转部分，所述定位系统包括：

位于所述旋转部分中的第一运动感测装置，用于感测所述旋转部分的运动；以及

位于所述旋转部分中的处理单元，其读取由所述第一运动感测装置感测的所述旋转部分的运动信息，并对该信息进行处理。

2.根据权利要求1所述的定位系统，其中所述处理单元根据所述旋转部分的运动信息计算所述旋转部分的旋转角度，并根据所述旋转角度向用于采集CT扫描数据的数据采集和处理单元发送控制命令。

3.根据权利要求2所述的定位系统，其中所述控制命令包括用于使所述数据采集和处理单元开始CT扫描数据采集的触发信号。

4.根据权利要求1所述的定位系统，其中所述处理单元根据所述旋转部分的运动信息计算所述旋转部分相对于与CT设备的病床床面垂直的平面的倾斜角度。

5.根据权利要求1所述的定位系统，其中所述处理单元根据所述旋转部分的运动信息确定所述CT设备的机架的平衡情况。

6.如权利要求1所述的定位系统，还包括位于所述非旋转部分中的第二运动感测装置以及第二处理单元，其中所述第二运动感测装置感测所述非旋转部分的运动，所述第二处理单元读取由所述第二运动感测装置感测的所述非旋转部分的运动信息，并对该信息进行处理。

7.如权利要求6所述的定位系统，其中所述第二处理单元根据所述非旋转部分的运动信息计算所述非旋转部分相对于与CT设备的病床床面垂直的平面的倾斜角度。

8.如权利要求1-5中任一项所述的定位系统，其中所述运动信息为所述旋转部分的以下项中的至少一个：位移、速度、加速度以及它们的组合。

9.如权利要求6或7所述的定位系统，其中所述运动信息为所非述旋转部分的以下项中的至少一个：位移、速度、加速度以及它们的组合。

10.如权利要求1-5中任一项所述的定位系统，其中所述第一运动感测装置为以下项中的至少一个：陀螺仪、加速度传感器以及它们的组合。

11.如权利要求6或7所述的定位系统，其中所述第二运动感测装置为以下项中的至少一个：陀螺仪、加速度传感器以及它们的组合。

12.如权利要求1-5中任一项所述的定位系统，其中所述第一运动感测装置为以下项中的至少一个：陀螺仪芯片、加速度传感器芯片以及它们的组合。

13.如权利要求12所述的定位系统，其中所述第一运动感测装置以及所述处理单元位于所述旋转部分的印刷电路板中的数据采集控制芯片上。

14.如权利要求6或7所述的定位系统，其中所述第二运动感测装置为以下项中的至少一个：陀螺仪芯片、加速度传感器芯片以及它们的组合。

15.如权利要求14所述的定位系统，其中所述第二运动感测装置以及所述第二处理单元位于所述非旋转部分的控制电路板上。

16.根据权利要求1-7中任一项所述的定位系统，其中所述旋转角度为所述旋转部分在与CT设备的病床床面垂直的平面内进行旋转运动时的旋转角度。

17.根据权利要求5所述的定位系统，其中所述处理单元在所述旋转部分的运动信息在多次测量中出现重复的扰动时确定所述CT设备的机架存在不平衡。

18.根据权利要求17所述的定位系统，其中所述处理单元根据所述扰动计算所述旋转部分的各组成部分存在不平衡的概率。

19.根据权利要求18所述的定位系统，其中所述处理单元将所述旋转部分的各组成部分存在不平衡的概率以图片的形式显示在显示器上。

20.一种CT设备，其包括如权利要求1-19中任一项所述的定位系统。