CN104814751B - X射线设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种X射线设备，包括带有以可旋转方式支承在其上的辐射探测器的C型臂，该辐射探测器可通过马达驱动的驱动器件旋转，其中，旋转轴线垂直于探测器面，其特征在于，驱动器件是力矩电机(9)，该力矩电机(9)包括定子(11)和转子(15)，其中，辐射探测器(4)与转子(15)联接。

Description

X射线设备
技术领域
本发明涉及一种X射线设备，包括C型臂，该C型臂带有以可旋转方式支承在它上的辐射探测器，该辐射探测器可通过马达驱动的驱动器件旋转，其中，旋转轴线垂直于探测器面。
背景技术
在医学成像技术中通常使用X射线设备，该X射线设备用于拍摄辐射图像。一般这种X射线设备的结构形状具有C型臂，该C型臂可围绕多个轴线移动，从而它根据检查任务可以相对检查目标、也就是说患者定位。在C型臂的一端设有辐射源，一般是X射线辐射源，在对置的弓臂端部上设有辐射探测器，一般是所谓的平板探测器，该平板探测器具有辐射敏感的图像拍摄矩阵。X射线辐射通过相应的配属辐射源的光阑装置相应地成型，相应的辐射图像在辐射探测器上被拍摄或读取并且通过合适的控制装置采用图像技术处理。
尤其对于在血管造影范围内使用的X射线设备，也已知辐射探测器围绕它的中轴线旋转，也就是说围绕垂直于图像拍摄或探测器面的旋转轴线旋转。该转动能够实现，在一般矩形的探测器面中完成竖拍或横拍。当C型臂在图像拍摄期间相对患者运动时，这同样是典型的图像拍摄技术，为了保持图像探测器相对患者的定向恒定，设置相应的马达驱动的驱动器件，通过该驱动器件可以使辐射探测器相应地旋转。作为马达驱动的驱动器件一般使用变速箱。该驱动器件由带有配属的变速器的电动机组成。辐射探测器容纳在探测器上的相应的旋转支承装置中并且与变速器机械地联接。虽然通过这种驱动器件可容易进行探测器旋转，但有时产生的问题是，达到所需的定位精度，尤其是在探测器旋转的范围内在C型臂-运动期间达到所需的定位精度。这又导致相比在立式辐射探测器中拍摄的图像更差的图像质量。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种X射线设备，该X射线设备能够实现具有较高定位精度的探测器旋转。
为解决该技术问题，在开头所述类型的X射线设备中，按本发明规定，驱动器件是力矩电机，该力矩电机包括定子和转子，其中，辐射探测器与转子联接。
代替迄今提供作为驱动器件的电动机-变速器-单元，按本发明提供一种力矩电机。这种力矩电机包括定子和转子。定子相对C型臂位置固定，其中，转子以极其高的定位精度相对定子旋转。按本发明，辐射探测器与转子联接。作为直接驱动器的这种力矩电机特征在于缺少机械传动元件，如齿轮或变速器。从动轴，也就是转子同时是电机轴，由此除了非常高的旋转刚性外还获得传动链的无间隙性，这是高精度运动并因此高定位精度的前提条件。通过采用这种力矩电机可以如已发现那样容易地在按本发明的X射线设备中达到0.02角度或更小的定位精度。
此外，通过转子相对较大的直径，产生相应较高的转矩，这同样有利于位置精确的且重复精确的探测器旋转。
转子旋转轴线当然垂直于探测器或摄像面，该辐射探测器本身这样地与转子运动地联接，使得旋转轴线精确地延伸通过探测器面中心，最终也就是通过中心像素。
在此，辐射探测器可以直接地与转子连接，亦即，在转子侧和在探测器侧设置相应的连接器件，以使两者相互连接。备选地也可考虑，在转子和辐射探测器之间布置将两者连接的适配器，该适配器一侧通过相应的连接器件设置在转子上，另一侧通过相应的连接器件设置在辐射探测器上。
为了连接，与现在辐射探测器直接设置在转子上还是转子和辐射探测器与适配器联接无关地使用相应的螺纹连接，从而可容易地为了维修目的可拆卸单独的相互连接的构件。
为了螺纹连接，探测器优选具有安装板，该安装板带有多个用于容纳螺钉的穿孔。转子还具有多个孔，将螺钉拧入该孔中。若使用适配器，则适配器当然具有相应的孔形式(Bohrungsbild)，从而一方面使转子与适配器连接的螺钉能够相应地被拧紧，另一方面使辐射探测器与适配器通过螺钉实现螺纹连接。借助适配器可容易地将不同大小的辐射探测器，也就是具有不同大小的图像拍摄面的探测器，与同一个相同的力矩电机连接。
若使用在探测器侧的安装板，则安装板可以布置在辐射探测器的壳体的外侧。安装板本身可以与壳体螺纹连接或本身形成壳体的一部分。备选地，安装板也可以布置在壳体的内部，其中，壳体具有朝转子或适配器指向的开口，通过该开口，转子以先导入的端部边棱或适配器嵌接到壳体中，以便与安装板螺纹连接。若安装板位于壳体中，则按本发明有利的扩展设计在安装板的背离转子或适配器的一侧通过固定元件，优选与安装板间隔地设有探测器单元，该探测器单元具有本身辐射有源的矩阵，其中，安装板的尺寸基本上相当于探测器单元的尺寸。具有辐射有源的像素矩阵的探测器单元，也就是结构单元据此与安装板固定地连接，其中，安装板本身又与转子或适配器固定地连接。由此造成辐射有源的矩阵与实际的转动元件、即转子机械固定地联接，从而在传动链的内部不存在会影响定位精度的间隙或误差。
为了获得尽可能紧凑的结构单元，适宜的是，在C型臂上设置空心圆柱形的壳体状突出部(Ansatz)，在该突出部中装入圆柱形的力矩电机。力矩电机位于也就是说弓臂内部或安装在圆柱形的壳体状的突出部的内部。力矩电机在此安装为，使得转子仍可以相应地与辐射探测器或安装板或适配器连接。在此适宜的是，辐射探测器的壳体也具有空心圆柱形的突出部，该空心圆柱形的突出部在外侧例如抓握C型臂的突出部。由此获得一个闭合的单元。
附图说明
本发明的其他优点、特点和详细内容从下面描述的实施例中以及根据附图获得。在附图中示出：
图1是按本发明的X射线设备的原理图，
图2是剖切力矩电机所得的剖面图，该力矩电机集成在按本发明的X射线设备的C型臂中，
图3是剖切C型臂的端部所得的放大剖面图，该C型臂具有集成的力矩电机和布置在其上的辐射探测器，以及
图4是转子通过适配器与辐射探测器的连接区域的放大细节图。
具体实施方式
图1示出包括C型臂2的按本发明的X射线设备1，在C型臂2的一端设有辐射源3，例如X射线辐射源，并且在C型臂2的另一端设有辐射探测器4，此处是包括辐射敏感的像素矩阵的平板探测器。辐射探测器4可通过以力矩电机形式的驱动器件围绕垂直于其图像拍摄或矩阵平面的旋转轴线旋转，如通过双箭头A所示，以下还将进一步讨论。
C型臂2在所示的实施例中由两个弓臂区段5，6组成，此两个弓臂区段5，6，如通过双箭头B所示，彼此可相对移动，以便能够改变辐射源3到辐射探测器4的距离。
C型臂本身位于支架单元7上，该支架单元7又设置在立柱8上。支架单元7沿立柱8，如通过双箭头C所示，垂直可移动。此外，支架单元如通过双箭头D所示，相对立柱8也可围绕水平轴线旋转，从而整个C型臂不仅能够垂直移动而且也可以围绕水平轴线旋转。
此外还存在的可能性是，立柱8，如通过双箭头E所示，围绕垂直轴线旋转。这种C型臂的基本结构和它支承装置或它单独的运动自由度总所周知。
如已描述，辐射探测器4可围绕垂直于其图像拍摄平面的轴线旋转。为此应用电动驱动器件，其中，按本发明为此使用力矩电机，也就是直接驱动器。在图2中示出以这种力矩电机9的剖视图形式的原理图。该力矩电机一方面具有电机壳体10，在该电机壳体中安装有包括浇铸的绕组头12以及定子板13的定子11。壳体10，因此也即定子11位置固定地布置在C型臂2上。
通过相应的轴承14，在壳体10中相对定子11以可旋转的方式支承有转子15。在转子外侧上设有磁铁16，该磁铁与定子侧产生的磁场交互作用，通过此交互作用以本身已知的方式促成转子转动。在转子15的下端面17上等距地分布多个螺纹孔18，此螺纹孔18用于容纳固定螺钉，通过该固定螺钉，如下面还要进一步描述，辐射探测器4与转子连接。
此外还示出导线连接装置19，20，该导线连接装置用于运行力矩电机9，即给定子的绕组头通电、或该导线连接装置用于与图像探测器连接，该图像探测器用于获取像素方面的测量信号。
此外规定一种优选感应工作的测量系统21，该测量系统用于确定转子15的相对位置，以便通过该测量系统高精度地检测或控制已联接的固体探测器的位置。
图3示出C型臂2的放大细节图，该C型臂具有集成的力矩电机9和设置在其上的固体-辐射探测器4。C型臂在其端部上具有空心圆柱形的壳体状的突出部22，力矩电机9同样圆柱形地插入该突出部22中。电机壳体10以合适的方式与C型臂连接，适宜地螺旋连接，为此在电机壳体10上提供相应的螺纹孔或类似物。
固体-辐射探测器4具有壳体23，该壳体在此由上部壳体件24和下部壳体件25组成。在壳体23中安装有实际的探测器单元26，该探测器单元26具有辐射敏感的像素矩阵。壳体23或上部壳体件24同样具有例如空心圆柱形的突出部27，该空心圆柱形的突出部27在安装位置中，参见图3，以小的间距包绕C型臂2的空心圆柱形的壳体状的突出部22，从而在此最终获得闭合的单元。空心圆柱形的突出部27限定一个相应的开口28，转子15以其先导的端面17嵌接到该开口28中。该转子导引直到安装板29，该安装板29通过螺旋连接装置30或类似的机械固定的联接装置与探测器单元26固定地连接。安装板29具有相应于转子15的螺纹孔18的孔形式布置的穿孔31，螺钉32穿过穿孔31，该螺钉32拧入转子15上的螺纹孔18中。此处，即辐射探测器4与转子15直接地连接。亦即，获得在驱动元件，即转子15与探测器单元24之间的机械固定连接，该机械固定连接是完全地无间隙或无误差的。因此，转子15的旋转导致辐射探测器4的直接旋转。
最后图4示出一种结构方案，其中，转子15不直接与辐射探测器4或安装板29连接，而是通过适配器33与辐射探测器4或安装板29连接。适配器33、相应的圆盘或类似物具有第一穿孔34，它的布置相应于转子15的螺纹孔18的孔形式。通过拧入其中的螺钉36，适配器33与转子15固定地连接。在适配器33上的径向更外部还设有另外的孔35，该另外的孔35又相应于在安装板29上的螺纹孔37的孔形式。安装板29又通过相应的螺钉38与适配器33固定地螺旋连接。
在该结构方案中，壳体状的突出部22的结构与之前描述的实施形式一样。若通过使适配器33嵌接到壳体23中的开口必须强制地在此明显变得更大，则仅是辐射探测器4的壳体23，更确切的说上部壳体件24在此设计得略微不同。
若在该结构方案中探测器单元26也与安装板29固定连接，并且该安装板29又与适配器33固定连接，最后该适配器33与转子15连接，则也在此获得力矩电机和辐射探测器的机械的无间隙和误差的连接，从而转子旋转导致探测器直接的旋转。
虽然通过优选的实施例详细地进一步说明并且描述了本发明，但本发明不限于公开的实施例，本领域技术人员可以从中推导出另外的变型，只要不偏离本发明的保护范围即可。
附图标记列表
1 X射线设备
2 C型臂
3 辐射源
4 辐射探测器
5 弓臂区段
6 弓臂区段
7 支架单元
8 立柱
9 力矩电机
10 电机壳体
11 定子
12 绕组头
13 定子板
14 轴承
15 转子
16 磁铁
17 端面
18 螺纹孔
19 导线连接装置
20 导线连接装置
21 测量系统
22 突出部
23 壳体
24 壳体部分
25 壳体部分
26 探测器单元
27 突出部
28 开口
29 安装板
30 螺纹连接装置
31 穿孔
32 螺钉
33 适配器
34 穿孔
35 孔
36 螺钉
37 螺纹孔
38 螺钉。

Claims (7)

1.一种X射线设备，包括C型臂，所述C型臂具有以可旋转方式支承在C型臂上的辐射探测器，所述辐射探测器能通过马达驱动的驱动器件旋转，其中，旋转轴线垂直于探测器面，其特征在于，所述驱动器件是力矩电机(9)，所述力矩电机(9)包括定子(11)和转子(15)，其中，辐射探测器(4)与所述转子(15)联接，其中，所述力矩电机(9)缺少机械传动元件，其中，所述辐射探测器(4)直接地与所述转子(15)连接，或在转子(15)和辐射探测器(4)之间设有连接两者的适配器(33)，其中，在所述C型臂(2)上设有空心圆柱形的壳体状的突出部(22)，圆柱形的力矩电机(9)插入所述突出部(22)中，其中，所述辐射探测器(4)的壳体(23)具有空心圆柱形的突出部(27)，所述空心圆柱形的突出部(27)在外侧包绕所述C型臂(2)的突出部(22)。
2.按权利要求1所述的X射线设备，其特征在于，所述转子(15)通过螺纹连接装置(32，34)与所述辐射探测器(4)以可拆卸的方式连接，或所述转子(15)和所述辐射探测器(4)通过螺纹连接装置(32，34)与适配器(33)以可拆卸的方式连接。
3.按权利要求2所述的X射线设备，其特征在于，辐射探测器(4)具有安装板(29)，所述安装板带有多个用于容纳螺钉(32)的穿孔(31)，并且所述转子(15)或所述适配器(33)具有多个被螺钉(34)拧入的螺纹孔(18)。
4.按权利要求3所述的X射线设备，其特征在于，所述安装板(29)布置在所述辐射探测器(4)的壳体(23)的外侧，或所述安装板(29)布置在所述壳体(23)的内侧，其中，所述壳体(23)具有朝所述转子(15)或适配器(33)指向的开口(28)。
5.按权利要求2至4之一所述的X射线设备，其特征在于，在设置在所述壳体(23)中的安装板(29)上在背对所述转子(15)或适配器(33)的一侧通过固定元件(30)设有探测器单元(26)。
6.按权利要求5所述的X射线设备，其特征在于，所述探测器单元(26)设成与所述安装板(29)间隔开。
7.按权利要求5所述的X射线设备，其特征在于，所述安装板(29)的尺寸基本上相当于所述探测器单元(26)的尺寸。
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