CN105167796A - 多功能锥束ct成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CT成像技术领域的多功能锥束CT成像系统，包括：带有水平移动装置的主旋转台、带有竖直移动装置的副旋转台、带有水平横向移动装置的平板探测器框架和X射线光源，其中：主旋转台的中心轴线与副旋转台的中心轴线重合，主旋转台两端的两个水平移动装置分别与平板探测器框架和X射线光源连接。本发明所涉及的装置拥有六个自由度的高精度运动，可实现锥束CT成像装置旋转和成像物体旋转两种扫描方式，轴扫描和螺旋扫描两种扫描模式，以及成像几何参数在线实时调整等功能，具有扫描范围大、成像几何参数灵活多变等突出优点，适用于锥束CT成像实验以及各种用途CT检测的应用场合。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种医疗器械技术领域的装置，具体是一种多功能锥束CT成像系统。
背景技术
采用大面积平板探测器和千伏级X射线球管的医用锥束CT成像系统具有开放式硬件结构，相比于传统多排CT更加轻便灵活，易于和手术及放射治疗应用环境系统集成，具有治疗监控特性，已经成为主流图像引导技术。基于传统的桌面平台开展医用锥束CT成像系统及方法的预临床实验，包括模体实验和小动物实验，存在成像模式单一，以及成像物体围绕中心轴线转动的成像模式不符合实际医用设备的工作模式等问题。面向锥束CT预临床实验和专用型锥束CT检测应用的多功能锥束CT成像系统，需实现锥束CT成像装置旋转和成像物体旋转两种扫描方式，以及轴扫描和螺旋扫描两种扫描模式，并实现成像几何参数在线实时调整的功能，包括平板探测器和X射线光源之间的距离、成像物体至平板探测器的距离、成像物体至X射线光源的距离、平板探测器相对X射线光源和成像物体的横向位置、成像物体相对平板探测器和X射线光源的纵向位置。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种多功能锥束CT成像系统，解决锥束CT预临床实验等应用中成像模式单一的问题，具有扫描方式灵活、扫描范围广泛、成像参数可调等特点，对于锥束CT成像实验和各种用途CT检测具有重要的应用价值。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种多功能锥束CT成像系统，包括：带有水平移动装置的主旋转台、带有竖直移动装置的副旋转台、带有水平横向移动装置的平板探测器框架和X射线光源，其中：主旋转台的中心轴线与副旋转台的中心轴线重合，主旋转台两端的两个水平移动装置分别与平板探测器框架和X射线光源连接。
进一步地，所述的主旋转台为中空结构，副旋转台嵌入主旋转台的中空部分。
进一步地，所述的主旋转台包括：机架、脚座、脚轮、主旋转驱动装置、主旋转平台和水平移动装置，其中：脚座、脚轮固定在机架底部，主旋转驱动装置固定于机架上，主旋转平台与主旋转驱动装置连接，水平移动装置设置于主旋转平台两端。
进一步地，所述的水平移动装置包括：导轨一、滑块一、电机一、联轴器一、丝杠一、螺母一和水平移动平台，其中：导轨一固定于主旋转台的主旋转平台上，导轨一上设有滑块一，水平移动平台固定在滑块一上，电机一固定于主旋转台的主旋转平台上，电机一、联轴器一和丝杠一依次连接，螺母一与丝杠一相配合，并与滑块一固定连接。
进一步地，所述的副旋转台包括：底板、副旋转驱动装置、副旋转平台和竖直移动装置，其中：底板固定于主旋转台的机架上，竖直移动装置下端与底板连接、上端与副旋转驱动装置连接，副旋转平台与副旋转驱动装置连接。
进一步地，所述的竖直移动装置包括：导向轴、直线轴承、电机二、联轴器二、丝杠二、螺母二和竖直移动平台，其中：直线轴承和螺母二固定在竖直移动平台上，导向轴穿过直线轴承固定在副旋转台的底板上；电机二固定于副旋转台的底板上，电机二、联轴器二和丝杠二依次连接，螺母二与丝杠二相配合。
进一步地，所述的平板探测器框架包括：外框架、导轨二、滑块二、内框架、平板探测器、电机三、联轴器三、丝杠三和螺母三，其中：外框架固定于主旋转台的水平移动装置的水平移动平台上，导轨二设置于外框架内侧且水平布置，导轨二上设有滑块二，内框架固定在滑块二上，平板探测器固定在内框架上，电机三固定于外框架上，电机三、联轴器三和丝杠三依次连接，螺母三与丝杠三相配合，并与内框架固定连接。
本装置工作原理如下：
主旋转台的主旋转驱动装置带动主旋转平台做正反向连续转动，以实现平板探测器和X射线光源绕中心轴线的转动。成像物体放置于副旋转台的副旋转平台上，副旋转台的副旋转驱动装置带动副旋转平台做正反向连续转动，以实现成像物体绕中心轴线的转动。主旋转台的水平移动装置通过电机一带动丝杠一做正反向连续转动，以实现螺母一和水平移动平台沿导轨一的水平往复直线运动，由此可以分别调整平板探测器和X射线光源至中心轴线(成像物体)的距离。副旋转台的竖直移动装置通过电机二带动丝杠二做正反向连续转动，以实现螺母二和竖直移动平台沿导向轴的竖直往复直线运动，由此可以调整成像物体相对平板探测器和X射线光源的纵向位置。平板探测器框架的水平横向移动装置通过电机三带动丝杠三做正反向连续转动，以实现螺母三和平板探测器沿导轨二的水平往复直线运动，由此可以调整平板探测器相对X射线光源和成像物体的横向位置。
本发明可实现多种锥束CT成像模式：成像物体固定，锥束CT成像装置(平板探测器和X射线光源)围绕成像物体(中心轴线)转动，实现360度旋转扫描；锥束CT成像装置(平板探测器和X射线光源)固定，成像物体围绕中心轴线转动，实现360度旋转扫描；成像物体沿竖直方向(轴线方向)移动，锥束CT成像装置(平板探测器和X射线光源)围绕成像物体(中心轴线)转动，实现360度螺旋扫描；锥束CT成像装置(平板探测器和X射线光源)固定，成像物体沿竖直方向(轴线方向)移动，同时成像物体围绕中心轴线转动，实现360度螺旋扫描。
本发明可调整多项锥束CT成像参数：平板探测器和X射线光源之间的距离；成像物体至平板探测器的距离；成像物体至X射线光源的距离；平板探测器相对X射线光源和成像物体的横向位置；成像物体相对平板探测器和X射线光源的纵向位置。
附图说明
图1和图2为实施例1的结构示意图。
图3为副旋转台的结构示意图。
图4为平板探测器框架的结构示意图。
图中：1主旋转台、2副旋转台、3平板探测器框架、4X射线光源、5机架、6脚座、7脚轮、8主旋转驱动装置、9主旋转平台、10水平移动装置、11导轨一、12滑块一、13电机一、14联轴器一、15丝杠一、16螺母一、17水平移动平台、18底板、19副旋转驱动装置、20副旋转平台、21竖直移动装置、22导向轴、23直线轴承、24电机二、25联轴器二、26丝杠二、27螺母二、28竖直移动平台、29外框架、30导轨二、31滑块二、32内框架、33平板探测器、34电机三、35联轴器三、36丝杠三、37螺母三。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例包括：带有水平移动装置的主旋转台1、带有竖直移动装置的副旋转台2、带有水平横向移动装置的平板探测器框架3和X射线光源4，其中：主旋转台1的中心轴线与副旋转台2的中心轴线重合，主旋转台1两端的两个水平移动装置分别与平板探测器框架3和X射线光源4连接。
所述的主旋转台1为中空结构，副旋转台2嵌入主旋转台1的中空部分。
所述的主旋转台1包括：机架5、脚座6、脚轮7、主旋转驱动装置8、主旋转平台9和水平移动装置10，其中：脚座6、脚轮7固定在机架5底部，主旋转驱动装置8固定于机架5上，主旋转平台9与主旋转驱动装置8连接，水平移动装置10设置于主旋转平台9的两端。
所述的水平移动装置10包括：导轨一11、滑块一12、电机一13、联轴器一14、丝杠一15、螺母一16和水平移动平台17，其中：导轨一11固定于主旋转台1的主旋转平台9上，导轨一11上设有滑块一12，水平移动平台17固定在滑块一12上，电机一13固定于主旋转台1的主旋转平台9上，电机一13、联轴器一14和丝杠一15依次连接，螺母一16与丝杠一15相配合，并与滑块一12固定连接。
所述的滑块一12套在导轨一11上沿导轨一11水平移动。
所述的螺母一16套在丝杠一15上沿丝杠一15水平移动，螺母一16移动的方向和位移与丝杠一15旋转的方向和角度有关。
所述的电机一13通过联轴器一14驱动丝杠一15正反旋转运动。
所述的副旋转台2包括：底板18、副旋转驱动装置19、副旋转平台20和竖直移动装置21，其中：底板18固定于主旋转台1的机架5上，竖直移动装置21下端与底板18连接、上端与副旋转驱动装置19连接，副旋转平台20与副旋转驱动装置19连接。
所述的竖直移动装置21包括：导向轴22、直线轴承23、电机二24、联轴器二25、丝杠二26、螺母二27和竖直移动平台28，其中：直线轴承23和螺母二27固定在竖直移动平台28上，导向轴22穿过直线轴承23固定在副旋转台2的底板18上；电机二24固定于副旋转台2的底板18上，电机二24、联轴器二25和丝杠二26依次连接，螺母二27与丝杠二26相配合。
所述的直线轴承23套在导向轴22上沿导向轴22竖直上下移动。
所述的螺母二27套在丝杠二26上沿丝杠二26竖直上下移动，螺母二27移动的方向和位移与丝杠二26旋转的方向和角度有关。
所述的电机二24通过联轴器二25驱动丝杠二26正反旋转运动。
所述的平板探测器框架3包括：外框架29、导轨二30、滑块二31、内框架32、平板探测器33、电机三34、联轴器三35、丝杠三36和螺母三37，其中：外框架29固定于主旋转台1的水平移动装置10的水平移动平台17上，导轨二30设置于外框架29内侧且水平布置，导轨二30上设有滑块二31，内框架32固定在滑块二31上，平板探测器33固定在内框架32上，电机三34固定于外框架29上，电机三34、联轴器三35和丝杠三36依次连接，螺母三37与丝杠三36相配合，并与内框架32固定连接。
本装置工作过程如下：
主旋转台1的主旋转驱动装置8带动主旋转平台9做正反向连续转动，以实现平板探测器33和X射线光源4绕中心轴线的转动。成像物体放置于副旋转台2的副旋转平台20上，副旋转台2的副旋转驱动装置19带动副旋转平台20做正反向连续转动，以实现成像物体绕中心轴线的转动。主旋转台1的水平移动装置10通过电机一13带动丝杠一15做正反向连续转动，以实现螺母一16和水平移动平台17沿导轨一11的水平往复直线运动，由此可以分别调整平板探测器33和X射线光源4至中心轴线(成像物体)的距离。副旋转台2的竖直移动装置21通过电机二24带动丝杠二26做正反向连续转动，以实现螺母二27和竖直移动平台28沿导向轴22的竖直往复直线运动，由此可以调整成像物体相对平板探测器33和X射线光源4的纵向位置。平板探测器框架3的水平横向移动装置通过电机三34带动丝杠三36做正反向连续转动，以实现螺母三37和平板探测器33沿导轨二30的水平往复直线运动，由此可以调整平板探测器33相对X射线光源4和成像物体的横向位置。
通过调节脚座6的高度可以实现本装置的水平调整。本装置整机位置移动时，通过调节脚座6的高度使其脱离地面，由脚轮7着地以实现支撑和移动。
Claims (7)
1.一种多功能锥束CT成像系统，其特征在于，包括：带有水平移动装置的主旋转台、带有竖直移动装置的副旋转台、带有水平横向移动装置的平板探测器框架和X射线光源，其中：主旋转台的中心轴线与副旋转台的中心轴线重合，主旋转台两端的两个水平移动装置分别与平板探测器框架和X射线光源连接。
2.根据权利要求1所述的多功能锥束CT成像系统，其特征是，所述的主旋转台为中空结构，副旋转台嵌入主旋转台的中空部分。
3.根据权利要求1所述的多功能锥束CT成像系统，其特征是，所述的主旋转台包括：机架、脚座、脚轮、主旋转驱动装置、主旋转平台和水平移动装置，其中：脚座、脚轮固定在机架底部，主旋转驱动装置固定于机架上，主旋转平台与主旋转驱动装置连接，水平移动装置设置于主旋转平台两端。
4.根据权利要求3所述的多功能锥束CT成像系统，其特征是，所述的水平移动装置包括：导轨一、滑块一、电机一、联轴器一、丝杠一、螺母一和水平移动平台，其中：导轨一固定于主旋转台的主旋转平台上，导轨一上设有滑块一，水平移动平台固定在滑块一上，电机一固定于主旋转台的主旋转平台上，电机一、联轴器一和丝杠一依次连接，螺母一与丝杠一相配合，并与滑块一固定连接。
5.根据权利要求1所述的多功能锥束CT成像系统，其特征是，所述的副旋转台包括：底板、副旋转驱动装置、副旋转平台和竖直移动装置，其中：底板固定于主旋转台的机架上，竖直移动装置下端与底板连接、上端与副旋转驱动装置连接，副旋转平台与副旋转驱动装置连接。
6.根据权利要求5所述的多功能锥束CT成像系统，其特征是，所述的竖直移动装置包括：导向轴、直线轴承、电机二、联轴器二、丝杠二、螺母二和竖直移动平台，其中：直线轴承和螺母二固定在竖直移动平台上，导向轴穿过直线轴承固定在副旋转台的底板上；电机二固定于副旋转台的底板上，电机二、联轴器二和丝杠二依次连接，螺母二与丝杠二相配合。
7.根据权利要求1所述的多功能锥束CT成像系统，其特征是，所述的平板探测器框架包括：外框架、导轨、滑块、内框架、平板探测器、电机、联轴器、丝杠和螺母，其中：外框架固定于主旋转台的水平移动装置的水平移动平台上，导轨设置于外框架内侧且水平布置，导轨上设有滑块，内框架固定在滑块上，平板探测器固定在内框架上，电机固定于外框架上，电机、联轴器和丝杠依次连接，螺母与丝杠相配合，并与内框架固定连接。
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Application publication date: 20151223 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |