CN106028941B - 具有改进功能的放射成像装置 - Google Patents

Abstract

一种放射成像装置，包括：限定在其中放置有患者的至少一部分的分析区的台架，适于发射放射线的源以及设置成接收放射线并基于所接收的放射线产生数据信号的检测器。装置还包括：水平台架旋转设备，其具有源和检测器被安装到其的环以及配置成旋转环的旋转支承构件。还包括控制单元，适于从检测器连续地接收的数据信号获取图像同时水平台架旋转设备旋转环以扫描患者。放射成像装置可包括垂直台架旋转设备、升降系统、辊支撑系统、冷却系统、源倾斜装置和配置成平移检测器的位置的平移装置中的至少一个。

Description

具有改进功能的放射成像装置

版权声明

本专利文件的公开的一部分包含受著作权保护的内容。版权所有人不反对专利及商标局的专利文件或记录中出现的任何人对专利文件或专利公开的传真复制，但除此之外任何情况下均保留所有版权。

技术领域

本公开涉及获取放射图像，更具体地，涉及一种用于执行全身扫描和重建患者整个身体或其广泛部分的图像的装置和方法。

背景技术

许多传统成像装置包括：床，患者被放置在其上、控制台，适于控制装置的功能，和台架，即具有插入待分析的患者的一部分在其中的腔及适于执行患者的放射成像的装置。

在台架内部，放射成像装置设有适于按照指令发射诸如X射线等放射线的源以及检测器，其适于在放射线已经穿过待分析患者的部分后接收放射线并发射适于允许患者的内部解剖结构可视化的信号。

通常，考虑到显现身体的广泛部位的需要，使用的检测器是平板传感器，所述平板传感器具有特殊的广泛检测表面，其在某些情况下超过1600平方厘米。

例如，平板传感器可以是直接转换型，并包括适于接收由源发出的X射线并作为响应产生一系列电荷的平板、接收上述电荷的在非晶硅中的TFT的分段矩阵以及电子阅读系统。平板传感器也可以是非直接转换型，其包括适于接收由源发出的X射线并作为响应产生一系列可见光子(例如，通过闪烁)的层，将上述可见光子转换成电荷的光电检测器(例如TFT、CMOS、CCD等)的分段矩阵以及电子阅读系统。当放射线已击中整个平板传感器时，电子阅读系统确定通过直接转换平板传感器中的每一TFT段接收的电荷的量或通过间接转换类型的平板传感器的每一光检测器所产生电荷的量，并相应地产生代表数字图像的数字矩阵。

然而，由于例如电荷和非晶硅中TFT的分段矩阵之间的特别相互作用，所以平板传感器通常不能连续地吸收放射线。因此，为了执行患者身体的全身扫描，患者身体的图像采集被划分成二维图像的序列，其之后被重建成全身扫描。特别地，重建可能需要接近位于两个连续图像之间的边缘上的身体的部分。此外，身体的其它部分可能需要通过这些部分的一系列图像的近似值被重建。其结果是，以这种传统方式使用平板传感器导致特别是全身扫描的情况下放射成像质量差。

此外，由于通过X射线与击中检测器的物质之间的相互作用形成的漫射的、所谓的寄生放射，传统的全身扫描的质量也下降，因此降低图像的质量。为了降低寄生放射的发生率，常规放射成像装置通常配备有由彼此平行固定设置的，以防止散射光线集中平板传感器的薄铅板组成的防漫射栅格。然而，这种栅格在纠正寄生放射对图像质量的影响方面只是部分有效。此外，使用防漫射栅格迫使较高剂量的使用，从而可能增大引起疾病的危险。

另外，为了以高标准执行不同类型的分析，医疗中心必须配备有一些放射成像装置，这涉及大量开支。此外，传统的放射成像装置的特点是高生产成本和高度复杂的结构。

因此，已经存在用于执行全身扫描和重建患者整个身体或其广泛部分的清晰图像的放射成像装置的长期需要。

发明内容

与上述内容相关联的现有限制以及其它限制可通过放射成像装置的操作方法以及根据方法运行的系统、装置和计算机程序来克服。简单并概括地说，本公开涉及放射成像装置的各个实施例。

根据一个实施例，公开放射成像装置或系统。放射成像装置包括限定在其中放置患者的至少一部分的分析区的台架；发射穿透患者的至少部分的放射线的源，其中放射线限定传送部的中轴线；以及接收装置，其包括接收辐射并且被设置在相对于源的患者的相对侧上的检测器。检测器当执行断层扫描、荧光透视、放射照相和多模态中的至少一个时检测放射线并基于接收的放射线产生数据信号。

放射成像装置还包括水平台架旋转设备，其包括源和检测器被安装至其的环以及被配置成旋转环的旋转支承构件。放射成像系统进一步包括控制单元，其适于从所述检测器连续地接收的数据信号获取图像，同时水平台架旋转设备连续地旋转环和发射放射线的源和被安装至环的、接受放射线的检测器，以扫描患者的至少部分。在放射成像系统中，台架被安装在被配置成传送台架的输送机构。

在本文的一个示例性实施例中，水平台架旋转设备包括一个低滑动支承构件，其适于使源和接收装置相对于台架的孔的轴(其可能是水平轴)快速旋转。水平台架旋转设备能使源和接收装置相对于台架的孔的轴快速旋转以便获得患者或患者的至少一部分的容积扫描，具有高度的稳定性并同时最小化滑移。

在本文的另一个示例性实施例中，放射成像装置进一步包括垂直台架旋转设备，其被配置成台架绕垂直轴旋转；第一升降系统和第二升降系统，其被配置成同时地或独立地升降放射成像装置的每一侧(前或后)；至少一个定位激光器，其被安装在台架上将定位引导标记投射于患者上；以及冷却系统，其被连接至源。垂直台架旋转设备包括旋转底座，其被整体地附接至台架并适于使台架相对于基本上垂直于台架的孔的轴的旋转轴旋转。垂直台架旋转设备能使台架相对于其垂直轴旋转，从而减小放射成像装置的轮廓，因此提供装置的运输方便性。垂直台架旋转设备还包括安装至台架的第一旋转板和安装至输送机构的第二旋转板。

在本文的另一个示例性实施例中，升降系统包括剪刀式升降机，其在下面滑动并连接至能够支撑台架的输送机构的至少两侧。升降系统能以变化的倾斜角扫描患者的至少一部分(以及提供控制高度的简单方法)，这允许距扫描目标的距离减小、使台架孔轴线与目标轴对准以提高图像质量，提高关注区域的测定以及适应可变化的目标高度和体积。升降系统进一步使台架从台架的一个或两个面并以不同的高度和/或角度上升。

根据本文的一个示例性实施例，放射成像装置进一步包括集成的、辊支撑系统，其安装至台架并适于支撑患者和/或桌子、床或适于支撑患者的床延展部。在本文的一个示例性实施例中，辊支撑系统包括至少两个垂直支撑件和安装至至少两个垂直支撑件的至少一个水平支撑件。在一些实施例中，至少一个水平支撑件包括至少一个支撑辊。在一些实施例中，辊支撑系统包括支架，其紧随(fowled)可逆地安装于至少两个可调垂直杆的水平滚动杆使得至少两个可调垂直杆被设置在台架的外壳内。

根据另一示例性实施例，辊支撑系统可进一步包括固定的悬臂支撑件，其包括附接至支架的至少两个悬臂构件，支架可被旋转以将患者和/或桌子、床、或床延展部安置在适当位置。在任意的示例性实施例中，辊支撑系统允许患者更容易地被安置在台架内所需的位置，同时避免对放射成像装置的其它组件的干扰。

根据本文的另一示例性实施例，放射成像装置进一步包括流体供给冷却系统，其适于为在台架内产生热量的组件提供冷却。在本文的一个示例性实施例中，冷却系统包括安装至源的直吹的、扇形冷却单元。冷却系统能够通过具有最小热积累的放射成像装置实现快速连续的多个扫描性能。

根据本文的另一示例性实施例，放射成像装置进一步包括连接至源的源倾斜装置以及被配置成平移检测器的平移设备。源倾斜装置适于根据所期望的扫描以不同角度定位源，从而定位放射线的传送部的中轴线。在本文的一个示例性实施例中，源倾斜装置包括连接至可扩展活塞系统的马达，活塞系统接合安装源的源安装板和枢轴。源倾斜装置能够实现连续使用最佳偏移距离和由台架扫描的更大的目标体积的动态扫描，通过改变由源发出的放射线的角度增大视场(FOV)，并且通过将最强放射线束聚焦在接收装置上优化线束目标。源倾斜装置进一步减少对使用宽孔径、广角发射和多发射源的准直器的需求，这是有利的，因为如果使用，这些其它组件引入更大的技术难度、成本、功率要求、安全风险(由于发射)、以及低劣的图像质量。

在本文的另一示例性实施例中，放射成像装置还包括平移设备，其被设置成(i)取代相对于源的至少一个检测器，并且(ii)取代水平地相对于台架的内部边缘(即，边对边)的至少一个检测器。在本文的另一示例性实施例中，平移设备包括其上安装至少一个检测器的平移板、沿第一平移方向移动至少一个检测器第一线性致动器以及沿第二平移方向移动至少一个检测器的第二线性致动器。在本文的另一示例性实施例中，第一平移方向基本上垂直于传送部的中轴线并且第二平移方向基本上平行于传送部的中轴线。平移设备使用椭圆和其它旋转面板途径允许动态扫描，从而获得改善的图像质量的患者至少一部分的扫描，增大针对扫描过程的台架孔的间隙，并且增大扫描直径能力。

在本文的一个示例性实施例中，至少一个检测器包括至少一个平板传感器和/或至少一个线性传感器。在至少一个检测器是平板传感器的示例性实施例中，平板传感器可选择地在例如通过激活一个或多个像素行获得的至少一个平板模式和线性传感器模式下操作，像素行优选基本上垂直于孔的轴。在本文的进一步示例性实施例中，在平板模式下，传感器执行荧光透视和断层扫描中的至少一个，而在线性传感器模式下，传感器执行放射照相和断层扫描中的至少一个。

在另一示例性实施例中，上述讨论的至少一个水平台架旋转设备、垂直台架旋转设备、升降系统、辊支撑系统、冷却系统、源倾斜装置以及平移装置包含在放射成像装置中允许台架的厚度减小。通过减小台架的厚度，在定位和图像采集期间易于进入物体的容易度可得到改善。

在进一步示例性实施例中，上述讨论的至少一个水平台架旋转设备、垂直台架旋转设备、升降系统、辊支撑系统、冷却系统、源倾斜装置以及平移装置也可被包括在根据申请号为61/932024、61/932028、61/932034和61/944956的美国临时专利申请中描述的一个或多个示例性实施例的放射成像装置中，其全部内容通过引用并入本文，就像在此充分阐述。

在另一个实施例中，公开一种获取放置在台架中的患者的至少一部分的放射图像的方法。方法包括使源发射穿过患者的至少一部分的放射线，其中放射线限定传送部的中轴线。并且，所述方法包括在检测器处接收放射线并且将来自检测器的数据信号输出至控制单元。方法进一步包括围绕台架的孔轴使源和检测器连同水平台架旋转设备连续地旋转，并在控制单元处从检测器连续接收的数据信号获取图像，同时，水平台架旋转设备连续地旋转发射放射线的源以及接收放射线的检测器以便扫描患者的至少一部分。

获取放射图像的方法进一步包括将台架安装至被配置成输送台架的输送机构。台架使用垂直台架旋转设备围绕垂直轴旋转。此外，方法包括利用第一升降系统提升输送机构的第一侧并且利用第二升降系统提升输送机构的第二侧。方法可包括将来自安装在台架上的至少一个定位激光器的至少一个定位引导标记投射于患者身上。

根据进一步实施例，获取放射图像的方法包括使用安装在台架上的辊支撑系统调整患者。在这个实施例中，方法包括使用连接至源的冷却系统冷却源。方法可包括使用连接至源的源倾斜装置倾斜源，以及使用平移装置相对于患者平移检测器的位置。

其它特征将从结合附图的下述详细描述变得显而易见，附图以实例的方式说明各个实施例的特性。

附图说明

根据示例性实施例进一步描述本文要求保护的和/或描述的教导。参照附图详细地描述这些示例性实施例。这些示例性实施例是非限制性的示例性实施例，其中在附图的一些视图中，相同的参考数字表示相似的结构，其中:

图1说明根据本文的示例性实施例的放射成像装置。

图2A说明示出图1的放射成像装置的内部结构的一部分截面。

图2B说明根据本文的示例性实施例的包含用于配置X射线源的预定关系的表。

图2C说明根据本文的示例性实施例的图1的放射成像装置的源子组件。

图3A说明图1的放射成像装置的部分横截面的另一视图。

图3B说明图3A的放射成像装置的水平台架旋转设备的示例性实施例的局部视图。

图3C说明图3B的放射成像装置的水平台架旋转设备的示例性实施例的另一局部视图。

图4A说明图2A的放射成像装置的垂直台架旋转设备的示例性实施例的局部视图。

图4B说明图4A的垂直台架旋转设备的示例性实施例的部分截面的进一步细节。

图5A说明根据示例性实施例的升降系统的透视图。

图5B说明图5A的升降系统的示例性实施例的部分俯视图。

图5B说明根据图5A的升降系统的示例性实施例的部分俯视图。

图5C说明根据示例性实施例的图1的包括辊支撑系统和升降系统的放射成像装置的剖面图。

图6A说明根据本文的示例性实施例的冷却系统的配置。

图6B说明根据本文的示例性实施例的源倾斜装置的配置。

图6C说明根据本文的示例性实施例的图1的放射成像装置的平移设备。

图7A说明根据本文的示例性实施例的图1的成像装置的平板传感器子组件的矩阵模式。

图7B说明根据本文的示例性实施例的图1的成像装置的平板传感器子组件的线性传感器模式。

图8说明根据本文的示例性实施例的成像过程的流程图。

图9A说明根据图1的放射成像装置的示例性实施例的具有切除部分的台架子组件。

图9B说明图9A中示出的台架子组件的透视图。

图10说明图1中示出的放射成像装置的示例性计算机系统的框图。

图11说明图1中示出的放射成像装置的输送机构的示例性实施例的部分透视图。

图12A说明根据本文的示例性实施例的辊支撑系统的配置的部分视图。

图12B说明图12A中示出的辊支撑系统的配置的部分视图。

图13A说明根据本文的示例性实施例的用于生病的马的图1中示出的放射成像装置。

图13B说明根据本文的示例性实施例的用于生病的马的图1中示出的放射成像装置。

图14说明控制放射线源发射的X射线和经由放射成像装置的放射线检测器采集的图像的曲线图。

具体实施方式

本文公开的特征和教导中的每一个可单独使用或与其它特征和教导结合使用以为放射成像装置或系统提供床。参照附图进一步详细地描述单独使用或结合使用许多的这些附加特征和教导的代表性示例。这种详细的描述仅仅旨在教导本领域技术人员用于实施本教导的各方面的进一步细节，而不旨在限制权利要求的范围。因此，在详细的描述中的以上公开的特征的组合可能没有必要实践最广义的教导，反而仅教导描述本教导的具体的代表性实例。

在以下的描述中，仅出于解释的目的，具体术语被阐述以提供本公开的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，实施本公开的教导并不需要这些具体的细节。

本文的详细描述的一些部分在对计算机存储器内的数据位的操作的过程和符号表示方面来提供。这些过程描述和表示是数据处理领域技术人员向其它领域技术人员最有效地传达他们工作的实质所使用的手段。过程在本文中通常被认为是导致期望结果的自相一致的一系列步骤。步骤是需要物理量的物理操控的步骤。通常，尽管不是必须的，但是这些量采用能够被存储、传输、组合、比较，以及以其它方式操控的电或磁信号的形式。主要由于普遍使用的原因，已经证实有时将这些信号方便称为位、值、元素、符号、字符、术语或数字等。步骤不旨在以特定顺序的方式来执行，除非另有明确指定。

本文中所提供的方法或过程并不固有地涉及任何特别的计算机或其它装置。各种通用装置、计算机服务器、或个人计算机可以与根据本文的教导的程序一起使用，或者可以证明便于构造执行方法步骤的更专业的装置。用于各种这些装置的结构将出现在下面的描述中。将理解的是，可使用各种编程语言来实施如本文所述的本公开的教导。

此外，为了提供本教导的另外可用的实施例，代表示例和从属权利要求的各种特征可以没有被具体地和明确地列举的方式结合。还明确注意的是，为了原始公开的目的，实体组的所有数值范围或指示公开每一个可能的中间值或者中间实体。还明确注意的是，在附图中所示的组件的尺寸和形状被设计成有助于理解本发明的教导是如何实施的，并不旨在限制实施例中所示的尺寸和形状。

参照图1-14，参考数字1表示放射成像装置。

如本文所公开的放射成像装置1的不同实施例在医学和兽医应用两者中用于对患者的内部解剖结构的至少一个部分执行辐射成像。特别地，放射成像装置1用于执行两维扫描和三维扫描，具体地用于选择性地执行放射照相、断层扫描(例如计算机断层扫描)、荧光透视或多模态(例如参见说明用于生病的马的放射成像装置1的示例性实施例的图13A和13B)。

参照图1，示出配置成用于对患者的身体执行二维和三维扫描的放射成像装置1的实施例的三维透视图。放射成像装置1包括限定延伸部的优选轴20a(在图2c所示)和在其中容纳待成像的患者的身体部分的至少一部分的分析区20b的台架20。台架还包括输送机构25和控制单元30。

放射成像装置1的控制单元30被安装在台架20上(如图1、图9A和图9B中示出)并能够使用通信手段通过将数据和指令信号传输至台架20来控制台架20。然而，在一些实施例中，控制单元30可被放置在诸如例如工作站推车的独立单元(未示出)中，或者可以由诸如安装在台架20上的第一部分和容纳在独立单元中的第二部分的多个部分形成。这些示例在本质上仅是说明性的，在其它实施例中，控制单元30可以位于除了上述位置和地点之外的其它位置和地点。

台架20被优选地安装在输送机构25(例如推车)上以便被输送到所需地点。在一个示例性实施例中，输送机构25包括通过支架22被安装至输送机构25的至少四个车轮24。在一个优选的实施例中，支架22是V形的(如图1和图11所示)以容纳不同尺寸的车轮24，同时仍保持输送机构25尽可能地靠近地板。此外，V形支架允许车轮24中每一个的直径基本上等于或优选地基本大于输送机构25和地板之间的距离，这有助于维持输送机构25和地板之间的恒定距离。输送机构25和地板之间的距离保持在相对小的值，从而允许台架20的尺寸增大。然而，本领域技术人员将理解，也可使用用于支架22的任何其它合适的形状和/或将车轮24附接至输送机构25的任何其它工具。

在一个实施例中，图2A示出如图1所示的放射成像装置1的台架20和相关组件的更详细的三维透视图。放射成像装置1中的台架20包括容器99，用于执行放射扫描各种组件(例如参见图1)被容纳在容器99内。台架20的容器99容纳带有传送部中轴线21a(见图2C)的放射线源21或X射线源(如图2A)、放射线检测器102或检测器(如图6C)以接收通过放射线源21发出的放射线。台架20进一步包括在扫描过程中放置待成像的患者的整个身体或身体的某一特定部分的分析区20b。在一些实施例中，台架20还包括激光器定位系统，其包括至少一个水平激光器72和一个垂直激光器74(图9和图9B)。

放射线源21或X射线源(如图2A中)发射能够穿过患者身体的放射线并且可以与患者身体的内部存在的组织和体液相互作用。在一个实施例中，放射线源21或X射线源(如图2A中)发射电离放射线，更特别地X射线。可选地，放射成像装置1包括邻近放射线源21的准直器以将放射线集中在放射线检测器102或检测器(如图6C)上，并且更改放射线场以将其调节至放射线检测器102或检测器(如图6C)的位置。

图2C示出了如图1中所示的放射线源21及其相关组件的更详细的透视图。如上面提到的，用于聚焦来自放射线检测器102的放射线的准直器76包括设置在放射线源21和放射线检测器102之间的X射线过滤器76a。X射线过滤器76a更改从放射线源21发射的辐射束(例如X射线)的形状。X射线过滤器76a通过在X射线穿过患者之前吸收低功率X射线还更改沿着传送部的轴线21a发射的辐射的能量分布。在一个实施例中，X射线过滤器76a包括适于吸收放射线的预定厚度的板材(例如铝板和/或铜板)。放射线吸收板的厚度是沿着传送部的轴线21a计算。

在本文的另一示例性实施例中，多个X射线过滤器76a(未示出)被存储在台架20中的不同位置。多个X射线过滤器中的每一个X射线过滤器76a至少在板材(诸如铝板和/或铜板)或板的厚度方面与另一个不同。控制单元30可使在台架20内设置的电动机构(未示出)从存储器找回选择的X射线过滤器(例如，通过控制单元30以下文中进一步描述的方式选择)，并将选择的X射线过滤器定位在源21前方。

在本文的进一步示例性实施例中，操作员将患者特定的信息例如对患者将要进行的成像过程(例如荧光透视、断层扫描或放射照相)的类型、患者的物种(例如人或动物)、患者的体重，或待成像的组织类型等输入在控制单元30中。基于输入的信息，控制单元30自动地配置通过放射成像装置1在患者上使用的最佳放射线剂量。此外，基于不同患者的特定信息中的一些预定的关系，控制单元30确定X射线的发射能量和/或待放置在放射线源21前方的X射线过滤器76a的类型。图2B的表中示出这种预定的关系的示例，这些关系根据查询表，在控制单元30上实现的条件语句算法和/或数学公式来限定。因此，放射成像装置1可利用对患者和操作者安全的X射线剂量执行所选择的成像过程，同时保持最佳的图像质量。X射线的发射能量取决于诸如X射线管电压、X射线管电流和曝光时间等参数。

例如，控制单元30可以基于患者信息、选择的待执行的放射成像过程、X射线发射能量以及位于台架内部的多个X射线过滤器中可用的X射线过滤器的材料和厚度之间的预定关系(例如根据查找表)、在控制部30上实现的条件语句算法和/或数学公式限定，但这些实施例不是限制性的)执行X射线发射能量的上述的决定和/或选择X射线过滤器的类型。图2B的表中示出这种预定关系的示例。通过示例的方式而不是限制的，如果当在控制单元30中输入患者的特定信息时，操作者指定高分辨率断层扫描将在硬组织(例如胸部区域)上执行，控制单元30可使用查找表(例如图2C)确定针对这种指定的放射线源21的操作参数。具体地，使用图2C的查找表，控制单元30可确定上述输入与操作参数为100千伏和60毫安5毫秒的放射线源21以及具有3mm厚的铝板和0.2mm厚的铜板的X射线过滤器76a(图2B)相关联。作为另一示例，如果操作员(通过控制单元30的方式)指定在软组织(例如腹部区域)上执行高分辨率断层扫描，通过图2C的查找表，则上述输入与操作参数为60千伏和60毫安10毫秒的放射线源21和具有2mm厚的铝板的X射线过滤器76a(参照图2B)相关联。这些变量可以根据扫描的目标进行调整。

在另一实施例中，放射线源21使用能更改光束形状的准直器76发射放射线的锥形光束或扇形光束。如图2C中所示的准直器76包括围绕X射线的区域的至少两块可移动板78，优选地四块可移动板，因此基本上阻挡放射线。操作者可使用通过控制单元30控制的电动机构(未示出)将准直器76的可移动板78置于开放的结构、狭缝结构中或那些结构之间。操作员也可使用通过控制单元30控制的电动机构沿平移轴线配置可移动板78，平移轴线基本上垂直于传送部的轴线21a并基本上垂直于或平行于延伸部的轴线20a。

在一些实施例中，电动机构包括用于每个可移动板78的至少一个独立的电机和用于X射线过滤器76a的附加电机。当准直器76被配置在敞开结构中时，来自放射线源21的放射线不被阻挡并且以锥形状沿传送部21a的轴线传播。然而，当准直器76被配置成狭缝时，放射线源21的放射线的一部分被阻挡，从而未被阻挡的辐射以指向垂直于延伸部20a的方向的平面的扇形状沿传送部21a的轴线传播(即锥形放射线的横截面)。因此，在本文的一个示例性实施例中，操作者可通过准直器76配置源21以发射锥形束或扇形束，并利用放射成像装置1执行不同类型的成像，例如分别执行锥形束断层扫描或扇形束断层扫描。

在另一实施例中，由放射线源21发射的放射线束的形状可通过在放射线源21的顶部上定位过滤装置(未示出)来改变以将放射线束聚焦到目标上。具体地，在一个实施例中，放射线源21可通过使用滤波装置发射多个放射线扇形束中的放射线。通过使用多个扇形束，由于除其他外，与锥形放射线发射相比光的散射减少，所以扫描图像的图像质量可得到提高。在另一实施例中，例如，过滤装置包括一个或多个过滤器、一个或多个格栅或可调节隔膜。另外，在另一个实施例中，过滤装置可包括一个以上的可堆叠的过滤器或可堆叠格栅。在一些实施例中，过滤装置是可移动的。

在一个实施例中，包括水平激光器72和垂直激光器74的激光器定位系统与可调节床联合使用。当在控制单元30上被激活时，激光器定位系统将可见标记投影到患者身上以有利于床上的患者在分析区20b内的定位。进一步的细节可在申请号为61/932034和61/944956的美国临时专利申请中找到，其全部内容通过引用并入本文。

再次参照附图，更具体地参照图9A和图9B，其示出图1的放射成像装置1的台架20的一个实施例。如上所述，激光器定位系统被安装在台架20上并且包括至少一个水平激光器72和/或至少一个垂直激光器74。水平激光器72投影水平可见标记73以帮助操作者调整患者的高度和倾斜度，垂直激光器74投影自上而下标记75以帮助操作者调整患者相对于台架20的横向中心。操作员通过观察患者相对于投射的激光标记73和75的位置，从而相对于分析区20b的位置调整患者的位置。然后，操作员通过调整床(在图9A和9B中未示出)的操纵装置手动地重新定位在床上的患者直到患者处于成像的正确位置。在一个实施例中，两个相互倾斜的水平激光器72被设置以便往复交叉并限定水平标记段。在示例性实施例中，两个水平激光器72在沿倾斜轴线彼此相对的角处投影可见标记。

在一些实施例中，在分析区20b中，一旦放射线已经穿过待检查的患者的身体的部分，放射线检测器102位于放射线源21和准直器76的对面来检测辐射。一旦放射线被接收，放射线检测器102将接收的放射线转换成等效的电信号并在特定的帧速率将信号传送到控制单元30。一旦被接收，则控制单元30处理数据信号以获取图像。下面将更全面地描述通过源控制放射线的发射和通过接收装置控制发射线的检测的一个示例性方法。

在一个实施例中，台架20包括水平台架旋转设备40(图3A-图3C)，其使放射线源21和放射线检测器102一起围绕延伸部20a的轴线旋转以允许放射性成像装置1对已放置在分析区20b(图1)中的患者的部分执行360度扫描。在另一实施例中，水平台架旋转设备40使放射线(X射线)源21和放射线检测器102围绕台架100(图1)的孔的轴线快速旋转以获得患者的体积扫描。使用水平台架旋转设备40使源和接收装置围绕台架100的孔的轴线(即延伸部20a的轴线)快速旋转可以极大的稳定性实现同时尽量减少滑移。

在一些实施例中，水平台架旋转设备40包括放射线源21和放射线检测器102被安装在其上的图3B的台架源/检测器环103或台架源/检测器环和将台架源/检测器环103连接至输送机构25的静态环104。在一个实施例中，台架源/检测器环103可以悬臂方式被附接至静态环104。

水平台架旋转设备40进一步包括与静态环104成为一体的旋转电机105或水平台架轴旋转电机(图3B-图3C)、由电机105驱动的齿轮箱106或水平台架轴旋转齿轮箱和置在环之间的图3B的旋转轴承107或水平台架轴旋转轴承。旋转轴承107包括低滑动支承构件并被连接至齿轮箱106。容纳在台架20内的旋转轴承107通过旋转轴承107与台架源/检测器环103的旋转接触驱动台架源/检测器环103的转动。具体地说，电机105驱动齿轮箱106，其反过来旋转旋转轴承107，从而，通过这两个构件之间的接触使台架源/检测器环103相对于静态环104旋转。电机105的操作，因此旋转轴承107的操作可通过控制单元30控制。在一些实施例中，优选的是最小化旋转轴承107和台架源/检测器环103之间的滑动使得这两个构件基本上一致地旋转，控制旋转的损失被最小化。在其它一些实施例中，需要增大旋转轴承107和台架源/检测器环103之间的摩擦量以便最小化这些构件之间的滑动。例如，摩擦量可通过以下方法增大：用具有期望的摩擦系数的材料生产这些构件或通过将各种涂层或纹理添加至这些构件的一个或两个以实现期望的摩擦系数。

在一个实施例中，台架20进一步包括穿孔的激光跟踪环108或与台架源/检测器环103一体的激光跟踪环(图2A)，其记录与台架源/检测器环103绕台架20的孔轴100的旋转相关的数据。当环围绕孔轴线100旋转时，激光发射器109和检测器110(未示出)用于记录与台架20旋转相关的数据，检测器110检测在穿孔的激光跟踪环108中的开口。通过记录与台架20旋转相关的数据，台架源/检测器环103的方向和速度可使用嵌入在控制单元30中的各种软件来监控和分析，这反过来可减少在台架20旋转中的滑动和潜在错误。在另一个实施例中，通过检测在穿孔的激光跟踪环108中的开口，旋转轴承107和台架源/探测器环103之间的滑动可被最小化。

在一些实施例中，台架源/检测器环103的运动通过标准的闭环方法来控制。在这种闭环方法中，当台架源/检测器环103旋转时，当穿孔的激光跟踪环108的开口被检测出时，激光发射器109/检测器110提供脉冲。为了确定由于例如运动滑移在台架源/检测器环103的定位中错误是否已经发生，台架的旋转台架源/检测器环103的旋转的期望的移动被定义为角度θ。

以下是最小化如在图1所描述的旋转轴承107和台架20的台架源/探测器环103之间的滑移的方法。该方法开始于对台架源/检测器环103施加加速旋转直到(利用任何合适的速度形状)使台架检测器环103处于期望的速度。当台架源/检测器环103被加速到期望的速度时，脉冲被计数以计算发生在加速运动的过程中的真实或实际的角跨度或位移(α)。一旦台架源/检测器环103达到恒定的旋转速度，则脉冲被连续地计数以便追踪台架源/检测器环103的实际角位置(由角度β给出)。台架源/检测器环103的实际角位置可以由下面的公式计算：β＝θ-α+Δ，其中，Δ对应于相当于几个脉冲的相对小的角度。一旦台架源/检测器环103到达β的角位置，它将随着在反向加速阶段所使用的速度曲线经历减速以使其停止，使得减速阶段的角跨度是基本上等于α。在这个公开的实施例中，优选的是在旋转期间，台架源/检测器环103的最终角位置基本上等于θ+Δ，由于Δ的作用是确保脉冲的最终数目至少等于的期望数目的脉冲，假定附加脉冲是可接受的。

在最小化旋转轴承107和台架源/检测器环103之间的滑动的另一示例性方法中，α、β、θ和Δ的值都以相同的方式定义。然而，在这个实施例中，使用标准速度环。另外，在本实施例中，速度形状(例如梯形或S形)被定义为从零(0)到θ的台架源/检测器环103的点对点运动，并且计算角度β和期望的角速度之间的关系。对于每个检测到的脉冲，计数器递增，允许角度β的追踪。一旦计数器达到期望的角速度，即，β＝θ-α+Δ，使得当最后期望的脉冲被检测时，台架源/检测器环103的旋转被准确地停止。因此，在这个示例性实施例中，不需要实现方法的额外的冲程Δ。

也可使用检测在穿孔的激光跟踪环108中的开口(即穿孔)通过放射线源21驱动放射线的发射。具体地，在一个实施例中，当环孔轴100旋转时，可使用通过激光发射器109/检测器110的组合检测穿孔的激光跟踪环108中的每个开口来通过放射线源21驱动放射线的发射。可选地，可使用通过激光发射器109/检测器110的组合检测在穿孔的激光跟踪环108中的每隔其它开口或每隔三个开口或每隔四个开口等来通过放射线源21驱动放射线的发射。

根据另一实施例，由放射线源21发射的X射线和的经由放射成像装置1的放射线检测器102获取的图像根据图14的图表来控制。在这个实施例中，设置在台架20的固定位置的光学传感器111为相对于所需分辨率的台架源/检测器环103的每个机械位置给出准确信号(如在图14所示)。当在穿孔的激光跟踪环108中的每个开口，或每隔一个开口，或每隔三个开口等通过光学传感器111被检测时，产生由光学传感器111所提供的准确信号。在穿孔的激光跟踪环108中检测到的开口的数量取决于扫描的图像(例如，720脉冲/转)的期望的分辨率。使用来自光学传感器111的信号产生触发信号或平板触发器输入，如图14所示，以驱动放射线检测器102(例如平板传感器)的采集。因此，放射线检测器102产生能指示面板已准备好由X射线源照射的专用信号或X射线(图14中)。

继续进行关于图14的实施例，当通过放射线检测器102或X射线启动(图14中)产生的信号变高时，放射成像装置1的内部电子电路驱动X射线源或图14中的X射线输出以产生期望持续时间的放射线。在通过放射线检测器102或X射线启用(图14中)产生的信号变低的情况下，放射线检测器102(例如，平板传感器)应不再被辐射。当该信号为低(例如，禁用)时对检测器的辐射导致在所获取的图像中出现伪影，这反过来会导致图像质量差。因此，在本实施例中，放射成像装置1的内部电子电路防止其产生质量差的图像。虽然上述实施例使用单个光学传感器111，但是多个光学传感器可被提供以通过放射成像装置1优化图像的扫描。此外，在另一个实施例中，当输出信号变高或低并因此改变时，放射线检测器102应不再被辐射以便具有最多1440脉冲/转。

如以上所述的放射成像装置1的实施例的水平台架旋转设备40的特定组件和结构可以在不脱离本发明的精神的情况下改变。在另一实施例中，例如，水平台架旋转设备40可以包括在导轨中的水平或垂直轮中的至少一个、具有用于台架的车轮座的底座、踏板、齿轮、旋转电动机、空气分离的、磁平衡的或润滑的接触环、直接驱动电机或手动操纵部。此外，可选地，患者或患者的至少一部分的容积扫描可例如通过扫描管(例如CT扫描管)或通过使用C-臂或机械臂的传感器和源支架的方式获得。

在一些实施例中，垂直台架旋转设备112被设置使台架20围绕其垂直轴(例如传送部21a的轴线)旋转以减小放射成像装置1的轮廓，因此为放射成像装置1的运输提供方便。在一个实施例中，在水平台架旋转设备40与垂直台架旋转设备112两者均可包括在放射成像装置1中。

在另一个实施例中，垂直台架旋转设备112包括第一旋转底板113或垂直轴向旋转底板(图2A)，其被安装到台架20(优选地，安装到上述的静态环104)和第二旋转底板114或垂直旋转板(图4A)，其被安装到支撑在台架20的输送机构25。第一旋转底板113安置于第二旋转底板114上并与第二旋转底板114平行。第一和第二旋转底板113和114通过被集成在第一和第二旋转底板113和114中的多个球轴承115或垂直轴旋转球轴承(图4A)隔开。多个球轴承115中的每个球轴承115被在第一旋转底板113中设置的球轴承盖116或垂直旋转球轴承盖(图2A和图4B)所覆盖。在一些实施例中，存在至少三个，优选地四个球轴承115以提供第一和第二旋转底板113和114的三角测量和分离。

垂直台架旋转设备112的球轴承115允许台架20通过第一旋转底板113围绕其垂直轴101(图3A)以最小的阻力或摩擦且以增加的稳定性旋转。垂直旋转电缆116也被附接至台架20并贯穿设置在第一和第二旋转底板113和114和球轴承115之间的区域中的路径147或垂直旋转电缆路径(图4B)使得台架20可如图3A所示围绕其垂直轴101或转动轴手动旋转。在这个实施例中，假定垂直轴101基本垂直于台架20的孔100的轴并与第一个旋转底板113或垂直轴旋转底板(如图2A)相交。

在一些实施例中，台架20围绕其垂直轴101的旋转可通过控制单元30来控制。在台架20围绕其垂直轴101的旋转后，台架20可被手动锁定在固定的位置。在本文的一个实施例中，垂直台架旋转设备112围绕其垂直轴101旋转台架20至90度(90°)。虽然所公开的实施例利用集成在第一和第二旋转底板113和114中的球轴承115，但是球轴承115也可通过支承套环、切口或设置在底板内的框架，无框系统和/或其它各种安装部或限制部被放置到位置中。球轴承115也可以任意数量的形状和尺寸且以允许台架20垂直旋转任意量设置。可选择地，球轴承115可被完全移除且旋转底板113和114可在存在充分润滑的情况下仅通过施加适当的力旋转。在另一个实施例中，当台架20已垂直旋转并处于传输模式中时，垂直台架旋转设备112包括发信号至台架20和/或接收装置禁止延伸部20a的轴线的移动的传感器(未示出)。在此传输模式期间，接收装置可以收集图像，但由传感器发出的信号防止台架20沿延伸部20a的轴线的线性扫描运动。

上述实施例中的垂直台架旋转设备112的特定组件和结构可以在不脱离本发明的精神的情况下被改变。在另一个实施例中，例如，垂直台架旋转设备112包括在导轨上的水平或垂直轮、螺旋底座、旋转电动机、润滑板、空气分隔板、磁悬浮或低摩擦板。可选地，例如，创建具有高传输性的大扫描直径的其它解决方案包括可折叠/伸缩/伸缩式台架、固定的或可变大小的台架、被拆解并重组使用的模块化台架系统、可分离式床/台架单元和可变形状的台架(即C臂等)。

在一个实施例中，放射成像装置1设有使放射成像装置1在不同高度和/或倾斜角度下来扫描患者的升降系统117。因此，升降系统117允许扫描目标的距离减小并且将台架孔轴100与目标轴对准，以提高图像质量并适应可变的目标高度和体积。在本实施例中，升降系统117可结合水平和垂直台架旋转设备40和112被包括在放射成像装置1中。

在一个实施例中，升降系统117包括模块化的两件式装置，其在支撑台架20的输送机构25的至少两侧的下面滑动并连接到支撑台架20的输送机构25的至少两侧。特别地，升降系统117包括连接至轮架的至少一个横向定向的活塞驱动的剪刀系统118或升降系统剪刀(如在图5B中)。具体地，活塞驱动的剪刀系统118在升降连接点119(如在图5A中)处通过升降连接销120(如在图5B中)连接至输送机构25的V形支架22。另外，升降系统117包括被手动驱动、液压驱动或通过被集成至升降系统117中或外部连接于升降系统117的电动机驱动的升降活塞曲柄121(如在图5A中)。在将升降系统117定位和连接至输送机构25的一侧或两侧后，升降系统117的升降活塞曲柄121被驱动以便增加活塞驱动的剪刀系统118的垂直高度。

在一些实施例中，升降活塞曲柄121包括当齿轮系统旋转向两侧推压活塞驱动剪刀系统118的支架构件的齿轮系统以便使支架构件升起或下降。当活塞驱动的剪刀系统118的垂直高度增加时，在其下方定位升降机系统117的输送机构25的一侧被升降。如果升降系统117被定位在输送机构25的两侧下方并连接至输送机构25的两侧，则输送机构25的两侧可同时或单独地被升降。另外，输送机构25的每一侧可根据期望的成像被升降至不同的高度和/或每个升降系统117可具有不同的高度可能性。

根据一个实施例，升降系统117可被手动地控制或通过连接升降系统117与放射成像装置1的控制单元30控制，这允许通过软件、装置控制站或遥控控制器自动控制。特别地，在一些实施例中，用户可以选择关于控制单元30的适当的台架高度和/或倾斜度，因此，升降系统117可本身定向使得用户可随后继续进行使用与图像扫描。在另一个实施例中，诸如橡胶盖等护罩可被设置以盖住升降系统117中的每一个使得在定位患者和/或成像期间患者不干扰升降系统117的组件。另外，球轴承115可被设置在升降系统117的下部支架下方以便允许升降系统117在输送机构25下方的运输及定位更容易。

上述实施例中的升降系统117的特定组件和结构可以在不脱离本发明的精神的情况下被改变。在另一个实施例中，例如，升降系统117可被变型使得输送机构25的每个轮或轮底座可以被单独地或同时地升降。在其它示例实施例中，例如，升降系统117可被集成到输送机构25中和/或包括齿轮、电机、液压(例如空气、流体等)活塞、充气装置、磁悬浮或手动操作。可选地，例如，在不同的角度获得扫描的其它解决方案包括在其底座处倾斜台架20、机器人手臂以移动台架20和/或放射线源21和至少一个放射线检测器102或几何结构可变的C臂。

在另一实施例中，辊支撑系统122设有放射成像装置1，其允许患者能够更容易被地放置到台架20内的期望位置上，同时避免干扰放射成像装置1中的其它部件(例如桌子腿)。另外，辊支撑系统122为患者、患者床或床延伸部提供支撑，同时也被配置成被升高和降低以适应患者或台高度和/或可变的目标几何形状。在一个实施例中，辊支撑系统122设置有水平和垂直台架旋转设备40和112中的至少一个以及升降系统117。

在一个实施例中，辊支撑系统122包括至少两个垂直支撑件123或辊支撑垂直支撑件(如在图5C中)，其是每一个被定位在安装台架20的壳体内的垂直轴环124或辊支撑垂直轴环内。辊支撑系统122进一步包括水平辊支撑件50或辊支撑水平件包括支撑辊125或辊支撑辊。水平辊支撑件50被可逆地安装到至少两个垂直支撑件123。至少两个垂直支撑件123也可被升高或下降以使用例如活塞或一组销来改变高度。

在一个实施例中，至少两个垂直支撑件123的升高和/或下降可以通过放射成像装置1的控制单元30来控制。在本实施例中，用户可选择关于控制单元30的垂直支撑件123的期望的高度，并且相应地升高或下降辊支撑系统122。另外，垂直支撑件123和/或辊支撑系统122的升高和下降可以通过选择值或反复按压控制单元30或设置有放射成像装置1的另一显示面板上的按钮来设置。

在另一个实施例中，辊支撑系统122的水平辊撑件50滑入被设置在台架孔126(未示出)的内边缘内的安装孔使得辊支撑系统122可与台架20集成。在其它一些实施例中，辊支撑系统122可以包括固定的悬臂支撑件126，其包括附接到水平辊支撑件50的并且优选地，适于相对于水平辊支撑件50旋转的至少两个悬臂部件60(如图12A和12B中所示)，和固定的悬臂支撑件127，以将患者和/或台，床或床的延伸部放置到合适的位置。辊支撑系统122的水平辊支撑件50可以从台架孔126和垂直轴环124被完全移除，以便增加台架孔126的尺寸。虽然所公开的实施例使用包括多个棒，较小的枢转点、多个辊和/或v形条或棒的单独的水平辊支撑件50。

上述实施例中的辊支撑系统122的特定组件和结构可以在不脱离本发明的精神的情况下被改变。可选地，用于支撑患者、患者床或床的延伸部的其它解决方案可通过使用例如升降齿轮、电机、液压(如空气、流体等)活塞、充气装置、磁悬浮、手工操作、有辊的板、轮、润滑件、磁分离器、带、踏板或齿轮系统来实现。另外，安装至天花板、台架或输送机构25(例如车)的模块化支撑件可以被构造，或者可以采用专门的辊或天花板/落地式安装的独立床以支撑俯卧的患者。

在一个实施例中，冷却系统128被设置以便冷却在台架20内产生热量的组件。冷却系统128优选地被设置并刚性地连接到台架源/检测器环103，通过放射成像装置1，以最小的热积累快速连续的实现多个扫描。在一些实施例中，冷却系统128可设有水平和垂直台架旋转设备40和112中的至少一个以及升机系统117和/或辊支撑系统122。在该示例实施例中，冷却系统128包括安装于台架20并连接到放射线源21或X射线源的背面或前侧的直吹的、扇形冷却单元129(图2A)。特别地，冷却系统128包括具有冷却单元扇130或冷却单元扇(如在图6A中)的供液(优选地供乙二醇)冷却单元129，以及冷却单元流体线131或冷却单元乙二醇线。冷却系统128通过冷却单元扇130将冷却空气吹过流体线131以将热量从流体线131传送到空气中。

继续进行当前实施例，冷却单元129被安装到台架20并连接放射线源21的背面或前侧以使得“冷”流体线从冷却单元129供给到放射线源21，并贯穿围绕放射线源21组件的储油器以通过流体-流体热交换从油吸收热量。放射线源21进一步包括泵，其可再循环在储油器中的油以均匀加热油，因此，能够实现更好的流体-流体热交换。然后，从油吸收热量的“热”流体线被供给回到冷却单元129以使用冷却单元扇130冷却冷却单元129，从而完成循环。例如，冷却系统128的功能可以是连续的或通过控制单元30控制。特别地，在一个实施例中，冷却系统128被联接到控制放射线源21的具有PC或PLC的控制单元30，(通过设置在流体线和/或储油器中的温度传感器)诸如冷却单元129的温度等冷却系统128的读数可显示在PC，PLC或源21的控制单元的接口上。

上述实施例中的冷却系统128的特定组件和结构可以在不脱离本发明的精神的情况下被改变。可选地，或者除了上面讨论的冷却系统，冷却系统128可被设置放射线检测器102的背面上以便冷却设置在放射成像装置1的放射线检测器102侧的组件。例如，冷却也可通过在板/框架转换器中的气体、水或其它制冷剂或者本领域公知的任何其它类型的热交换器的使用来实现。

在另一个实施例中，源倾斜装置132设有放射成像装置1以定位放射线源21，因此，根据期望的扫描位置，定位在各种角度的放射线的传送部的中轴线21a的位置。因此，源倾斜装置132使连续使用最佳偏移距离和待被台架20扫描的更大目标体积的动态扫描变为可能，这反过来通过增加通过放射线源21发射的放射线的角度增加视场(FOV)。源倾斜装置132还通过使放射线的最强光束波束聚焦在放射线检测器102上优化光束瞄准。

在一个实施例中，源倾斜装置132设有水平和垂直台架旋转设备40和112中的至少一个以及升降机系统117、辊支撑系统122和/或冷却系统128。在本文的实施例中，源倾斜装置l32包括连接至活塞系统134或倾斜源活塞系统的离轴电机133或倾斜源离轴电机(如图6B中)，活塞系统134或倾斜源活塞系统被安装到其上安装放射线源21或X射线源的源安装板135。源安装板135通过枢轴支撑件136或倾斜源枢轴支撑件安装至台架20。

源倾斜装置132通过驱动离轴电机133从而驱动活塞系统134允许放射线源21和/或放射线发射角度的重新定位。特别地，当离轴电机133被驱动时，离轴电机133的驱动轴被旋转，这种旋转通过活塞系统134被转换成线性延伸或线性收缩。由于活塞系统134被连接至源安装板135，活塞系统134的线性延伸或线性收缩推动抵靠或拉回源安装板135，这使源安装板135围绕枢转点自由地旋转，由此，改变放射线源21的角度和/或放射线发射角度。驱动离轴电机133以使源倾斜装置132将放射线源21的角度改变至放射线发射的期望角度可通过控制单元30来控制。

在一个实施例中，用户在控制单元30上选择放射线源21的期望的角度，并且源倾斜装置132相应地定向放射线源21使得用户可继续进行图像扫描。在一些其它实施例中，源倾斜装置132与具有可调窗口的准直仪76组合使用，这为放射成像装置1提供对FOV的更大控制。在另一个实施例中，放射线源21通过源倾斜装置132被倾斜不同角度以允许相对于所涉及的扫描和目标体积的最佳化放射线角度。例如，在一个实施例中，放射线源21从约20度倾斜到约40度。在另一个实施例中，源通过源倾斜装置132从它的“休息”位置从约-17.5度倾斜到约+17.5度，从而提供了约35度的总角度范围。

上述实施例中的源倾斜装置132的特定组件和结构可以在不脱离本发明的精神的情况下被改变。例如，在另一个实施例中，源倾斜装置134包括齿轮、直接驱动旋转电机(在枢转点处)、带、手动操纵、链条、剪刀系统、螺线管、低滑移接近系统或机器人臂支架。可选地，例如，连续地使用最佳的偏移距离和增加视场的动态扫描的其它解决方案可以包括，倾斜放射线检测器102(倾斜或不倾斜放射线源21)，增大放射线检测器102的尺寸(从而增大辐射剂量)，增加放射线检测器102和/或放射线源21的数量，增大放射线源21的发射角度、平移放射线源21或减小放射线源21和放射线检测器102之间的距离。

在另一实施例中，设置平移设备137，其适于(i)相对于放射线源21移动放射线检测器102，并且(ii)相对于台架20的内部边缘(即边对边)水平地移动放射线检测器102。因此，平移设备137允许+获得具有改善的图像质量的患者的至少一部分的扫描，增大用于扫描过程的台架孔126的空隙，提供用于连续地使用最佳偏移距离的动态扫描并增加扫描直径的性能。

在一个实施例中，平移设备137设有在水平和垂直台架旋转设备40和112中的至少一个以及升降系统117、辊支撑系统122、冷却系统128和/或源倾斜装置132。平移设备137包括平移板138或安装放射线检测器102或探测器(如在图6C中)的探测器安装板(如在图6C中)、第一线性致动器139以及第二线性致动器140。第一线性致动器139沿基本上垂直于传送部21a的中轴线，优选地基本上垂直于延伸部20a的轴线的第一平移方向移动放射线检测器102。类似地，第二线性致动器140沿基本上平行于传送部21a的中轴线的第二平移方向移动放射线检测器102。

第一个线性致动器139包括第一电机141或水平平移板电机(如在图6C中)、水平板支撑件142或水平平移板支撑件和水平链143或水平平移板链。类似地，第二线性致动器140包括第二电机144或垂直平移板电机、垂直板支撑件145或垂平移板支撑件和垂直链146或垂直平移板链。第一电机141驱动水平链143和/或水平板支撑件142使得平移板138和放射线检测器102沿水平板支撑件142被水平地驱动(例如，变边对边)。第二电机144驱动垂直链146和/或垂直板支撑件145使得平移板138和放射线检测器102沿垂直板支撑件145被垂直地驱动(例如朝向或远离台架100的中心孔轴)。

在一些实施例中，第一和第二电机141和144通过安装在控制单元30中的自动化软件和/或其它装置界面控制。在这种情况下，一旦用户在控制单元30上选择放射线检测器102的期望位置，平移设备137根据用户的指令定向放射线检测器102以使用户以期望的设置进行图像扫描。在一个实施例中，通过水平平移和/或垂直地收缩平移板138和放射线检测器102，图像倾斜放射源或无需倾斜放射源以更大的视场在更大的角度被捕捉。此外，在一些实施例中，平移装置137设有源倾斜装置132以实现甚至更大的视场。

上述实施例中的平移设备137的特定组件和结构可以在不脱离本发明的精神的情况下被改变。在另一实施例中，平移设备137包括齿轮、带、手动操纵、链条、剪刀系统、螺线管、磁悬浮、低滑动轴承系统、液压升降杆、活塞或机器人臂支架。可选地，在用户使用最佳偏移距离执行动态扫描的情况下，图像质量可以通过减小放射线源21和目标之间的距离得到改善。这可通过将放射线源102安装至类似的平移装置137或通过使用更小的台架20、机器人电枢或安装有枢轴点的C臂来实现。

以下是放射线检测器102的实施例。在本实施例中，放射线检测器102包括包括像素阵列的至少一个平板传感器32f(如图7A和7B中所示)。平板传感器32f能够在包括矩阵模式(图7A)和线性传感器模式(图7B)的多个独立读出模式下操作。平板传感器32f的独立读出模式可通过控制单元30来选择。在本实施例中，在矩阵模式下操作平板传感器32f被称为放射线检测器102的第一有效配置，在线性传感器模式下操作平板传感器32f被称为放射线检测器102的第二有效配置。

在第一有效配置(即矩阵模式；图7A)中，平板传感器32f将对应于通过在平板传感器32f(图7A)的敏感表面32g的区域中的像素检测到的放射线的信号输出至控制单元30。在本文的一个实施例中，敏感表面32g与平板传感器32f的像素的整个阵列基本上共同延伸。平板传感器的矩阵模式适合于至少执行断层扫描和荧光透视。

在第二有效配置(例如线性传感器模式；图7B)中，平板传感器32f将对应于通过在平板传感器32f(图7A)的敏感表面32h的区域中的像素子集检测到的放射线的信号输出至控制单元30。平板传感器32f的敏感表面32h有效地用作线性传感器。具体地，在这个实施例，敏感表面32h具有在大约10-300帧/秒的范围内的帧速率并且其宽度基本上大于其长度。在这种情况下，敏感表面32h的长度被限定在基本上平行于延伸部20a的轴线的方向，其中敏感表面32h的宽度被限定在基本上平行于延伸部20a的轴线和传送部21a的中轴线的方向。

平板传感器32f的第二有效配置用于执行扇形束断层扫描。如参照图2C所述，扇形束断层扫描可通过使用例如准直器76将由放射线源21发射的放射线成形为扇形束来执行。然而，通过将平板传感器32f的一部分(即，一个子集)选择为放射线敏感表面，平板传感器32f可以以多种模式进行操作。而且，从扇形束成像转换为锥形束成像可通过将平板传感器32f选择为放射线敏感表面的一个子集容易地被实现，而不改变放射线源21的操作或物理互换放射成像装置1的任何部件。即，针对锥形放射线束，在线性模式中操作平板传感器32f将提供仅对锥形放射线束的扇形横截面有效敏感的敏感表面32h。因此，当放射线源21发射锥形放射线束时，锥形束断层扫描可使用控制单元30执行。例如，平板传感器32f的矩阵模式和扇形束断层扫描可以通过控制单元30选择例如平板传感器32f的线性传感器模式来执行。

平板传感器32f的敏感表面32g和32h的像素阵列尺寸可以硬件、固件、软件或可控制平板传感器32f的其它手段针对平板传感器32f预定义。在一个实施例中，平板传感器32f可以是滨松模型C11701DK-40平板传感器，它可以矩阵模式操作，该矩阵模式提供具有1096×888或2192×1776的像素阵列的敏感表面32g。此外，滨松模型C11701DK-40平板传感器还可以线性传感器模式独立地操作，线性传感器模式提供具有1816×60的像素阵列的敏感表面32h。

在一些实施例中，平板传感器32f可被安装在包括引导件34和电动平移机构36(图7A和图7B)的面板运动系统35上。面板运动系统35适合于沿轴线38移动平板传感器32f，轴线38基本上垂直于延伸部20a的两个轴和传送部21a的中轴线两者。在一个实施例中，在平板传感器32f的操作的线性模式期间，轴线38保持平行于平板传感器32f的敏感表面32h的宽度。

根据一个实施例，图10说明计算机系统80的示意性框图。在本实施例中，假设计算机系统80的至少一些组件可以形成上述控制单元30或者被包括在上述控制单元30中。计算机系统80通过通信接口98被电连接到放射成像装置1的其它组件(例如放射线源21、放射线检测器102、台架20以及它们的任意子组件)。计算机系统80包括至少一个计算机处理器82(“控制器”)，其包括中央处理单元、多处理单元、应用程序专用集成电路(“ASIC”)或现场可编程门阵列(“FPGA”)等。处理器82被连接到通信基础设施84(例如，通信总线、交叉杆装置或网络)。虽然本文描述了根据本示例性计算机系统80的各个实施例，但是在阅读本说明书后，如何使用其它计算机系统和/或架构来实现本发明将变得对相关领域的技术人员显而易见，这样做是在本发明的范围之内。

在其它一些实施例中，计算机系统80还可以包括用于显示视频图形、文本和从通信基础设施84中提供的其它数据的显示单元86。显示单元86可被包括在控制单元30中。在另一实施例中，计算机系统80还包括操作者可用来将信息发送至计算机处理器82的输入单元88。例如，输入单元88可包括键盘装置和/或鼠标装置或其它输入装置。在一些情况下，显示单元86，输入单元88和计算机处理器82可共同形成用户界面。在计算机系统80启用了触摸屏显示器的情况下，输入单元88和显示单元86相结合。在这种情况下，如果操作者触摸显示单元86，显示单元将触摸信号转换成相应的电信号，并且将信号发送至处理器82。

另外，计算机系统80包括主存储器90(例如，随机存取存储器(“RAM”))和辅助存储器92。辅助存储器92包括能够以熟知的方式从相应的可移动存储介质读取并且写入相应的可移动存储介质的硬盘驱动器94和/或可移动存储驱动器96(例如软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器、闪速存储器驱动器等)。可移动存储介质可以是存储计算机可执行软件指令和/或数据的非临时性计算机可读存储介质。

在另一实施例中，计算机系统80包括使软件和数据在计算机系统80和外部设备之间传输的通信接口98(例如调制解调器、网络接口(例如以太网卡)、通信端口(例如通用串行总线(“USB”)端口或Fire

端口)等)。例如，通信接口98可用于在计算机系统80和远程服务器或基于云的存储(未示出)之间传输软件或数据。另外，通信接口98可用于在计算机系统80(作为控制单元30)与放射成像装置1的其它组件(例如放射线源21、放射线检测器102，台架20以及它们的任意子组件)之间传输数据和命令。

一个或多个计算机程序(也称为计算机控制逻辑)被存储在主存储器90和/或辅助存储器92(例如可移动存储驱动器96和/或硬盘驱动器94)中。计算机程序还可通过通信接口98被加载至计算机系统80中。计算机程序包括计算机可执行指令，当通过控制器/计算机处理器82执行时，计算机可执行指令使计算机系统80执行本文中所描述并且在图8中所示的程序。因此，计算机程序可控制控制单元30和放射成像装置1的其它组件(例如放射线源21、放射线检测器102、台架20以及它们的任意子组件)。

现在将参考图8进一步描述使用放射成像装置1扫描患者的至少一部分的过程。在S702处，放射成像装置1初始化本身以执行扫描过程。接着，在S704处，操作者将患者放置于床上。在一些实施例中，操作者然后激活(包括如图9A和9B所示的激光器72和74)的激光定位系统，其投射水平可视化标记73以帮助操作者调节患者相对于台架20的高度和倾斜度。激光定位系统还投射自上而下的标记7，以帮助操作者调节患者相对于台架20的横向位置。因此，操作者使用辊支撑系统122调节患者和/或床或床延伸部在台架20内的位置。

另外，在S704处，操作者可使用源倾斜装置132移动或不移动放射线源21操作控制单元30来指定诸如执行全身扫描的身体的部分和传送部的中轴线的倾斜度的成像参数。在一些实施例中，操作者还在控制单元30中输入患者信息(例如种类、重量和/或待成像的组织类型)并命令控制单元30自动地配置放射成像装置1以基于病人信息选择适当的放射剂量。

接着，在S706处，控制单元30响应于上述操作者指定的成像参数并且控制水平台架旋转设备以便旋转源21和检测器以定向传送部21a的中轴线相对于患者和/或床的位置。另外，控制单元30可根据用户的特定参数，通过源倾斜装置132控制放射线源21的位置通过升降系统117控制输送机构25和/或台架20的位置和/或通过平移装置137控制放射线检测器102的位置。此外，在S704中，如果操作者命令控制单元30自动地配置放射成像装置1使用恰当的放射剂量，如果有必要的话，控制单元30以上述的方式设置源21和过滤器76，以准备提供这样的剂量。一旦传送部21a的中轴线已达到期望的倾斜度，放射成像装置1在S708处开始扫描。

在S708处，在扫描患者的身体期间，水平台架旋转设备40旋转台架源/检测器环103使得放射线源21和放射线检测器102一起旋转，由此允许放射线扫描待成像的整个分析区20b。随着台架源/检测器环103继续转动，放射线源21发射放射线。在穿过患者身体后，这种放射线被放射线检测器102检测，这反过来向控制单元30发送相应的电信号。

现在将描述在放射线检测器102包括以线性传感器模式中操作的具有敏感表面32h的平板传感器32f的情况下执行S708的方式。在扫描期间，放射线源21连续地发射穿过患者的身体并击中平板传感器32f的敏感表面32h的放射线。随着台架源/检测器环103的旋转，平板传感器32f在这种旋转期间检测放射线并将相应的电信号发送至控制单元30。因此，控制单元30接收到用于成像的整个区域中的信号，并处理信号以获得患者的扫描部分的图像。

在一个实施例中，如操作员所期望的，可执行一个或多个附加扫描。对于每个附加扫描，平板传感器32f可沿轴线38通过面板运动系统35被平移到新位置，新位置部分重叠在以前扫描，更特别地紧接在前面扫描中的平板传感器32f的位置。然而，在一些实施例中，对于每个附加扫描，放射线检测器102通过使用平移装置137被平移。接着，以上述的方式进一步执行扫描过程，即，当放射线源21发射辐射并且平板传感器32f连续地输出信号到控制单元30时，台架源/检测器环103被旋转。以这种方式，可以获取多个扫描，每个扫描与敏感表面32h一样宽。在S710处，多个扫描然后被提供至控制单元30以进行图形重建。

在S710处，控制单元30使用通过放射线检测器103所执行的读数进行待成像的区域的图形重建。在放射线检测器103包括以线性传感器模式操作的平板传感器32f的示例实施例中，通过平板传感器32f在S708中获得的多个扫描可以最小化在多个图像的重叠区域中的边缘效应的方式被重建为一个整体图像。因此，通过平板运动系统35和/或平移装置137，平板传感器32f可提供比敏感表面32h更宽的整个放射图像。

然后过程继续到S712并结束。如有需要，操作者可以重复上面的过程或其一部分以获得附加的扫描。

鉴于前面的描述，可以理解的是，本文描述的至少一些示例实施例提供了生成高品质的全身扫描图像的放射成像装置1，并且其可用于执行在单个装置中计算机化的断层扫描，荧光透视和放射照相。

另外，放射成像装置1可对患者执行动态扫描以不断地使用最佳的偏移距离、增大的视场成像、，不同的分析和/或各种角度的成像，而不必移动患者，因此，与这种操纵相关的风险可以被降低或基本上最小化。

此外，由于有可能针对每次分析在最合适的位置上选择最合适的检测器、放射线源21和/或台架20，所以放射成像装置1有可能限制或基本上降低或最小化暴露于X射线。

创新的放射成像过程还通过放射成像装置1来提供。当患者和装置处于理想条件时，分析可与放射成像过程一起执行，从而限制暴露于放射线和分析成本。

另外，通过放射成像装置1，有可能执行360度的全身扫描并在整个过程期间无需移动患者。

在进一步的示例实施例中，上面所讨论的至少一个水平台架旋转设备、垂直台架旋转设备、升降系统、辊支撑系统、冷却系统、源倾斜装置和平移装置也可被包括在根据申请号为61/932024、61/932028、61/932034和61/944956的美国临时专利申请中一个或多个中描述的示例实施例的放射成像装置中，其全部内容通过引用并入本文，如在本文中充分阐述。

虽然这里已经描述许多优选实施例，它在用于放射成像装置的本发明的范围之内，以包括上面描述的一种特征或任意的特征的组合。

不脱离本发明构思的范围的前提下，可以对本文描述的示例实施例进行变型和改变。如本文所述和要求保护的所有元件可以用等价元件代替，示例实施例的范围包括所有的其它细节、材料、形状和尺寸。

此外，应该理解的是，强调本文描述的功能的附图作为示例性的例子被提供。本发明的结构足够灵活和可配置使得它可以除了附图中所示的方式使用(和操纵)。

此外，所附摘要的目的是为了使美国专利和商标局和不熟悉专利或法律术语和/或用语的普通大众，特别是科学家，工程师和相关领域的从业者通过粗略检查快速地确定本文公开的技术主题的性质和本质。摘要不旨在以任何方式限制本发明的范围。

Claims (21)

1.一种放射成像装置，其包括：

台架，限定在其中放置有患者的至少一部分的分析区；

源，适于发射穿过所述患者的至少一部分的放射线，所述放射线限定传送部的中轴线；

检测器，设置成接收所述放射线并基于所接收的所述放射线产生数据信号；

水平台架旋转设备，其包括所述源和所述检测器被安装至其的环以及配置成旋转所述环的旋转支承构件；

控制单元，其适于从所述检测器连续地接收的数据信号获取图像，同时所述水平台架旋转设备连续地旋转所述环和发射所述放射线的所述源和被安装至所述环的、接受所述放射线的所述检测器，以扫描所述患者的所述至少一部分；以及

连接至所述源的源倾斜装置，所述源倾斜装置包括：源安装板，所述源安装至所述源安装板；源枢轴支撑件，所述台架和所述源安装板两者被连接至所述源枢轴支撑件；活塞系统，其适于与所述源安装板接合；以及电机，其驱动所述活塞系统。

2.根据权利要求1所述的放射成像装置，其中所述台架被安装到配置为输送所述台架的输送机构。

3.根据权利要求2所述的放射成像装置，其进一步包括配置成使所述台架围绕垂直轴旋转的垂直台架旋转设备，所述垂直台架旋转设备包括安装至所述台架的第一旋转板和安装至所述输送机构的第二旋转板。

4.根据权利要求3所述的放射成像装置，其进一步包括被配置成升降所述输送机构的第一侧的第一升降系统，所述第一升降系统包括在所述输送机构的所述第一侧下方滑动并连接至所述输送机构的第一侧的剪刀式升降机。

5.根据权利要求4所述的放射成像装置，其进一步包括被配置成升降所述输送机构的第二侧的第二升降系统，所述第二升降系统包括在所述输送机构的第二侧下方滑动并连接至所述输送机构的第二侧的剪刀式升降机。

6.根据权利要求1所述的放射成像装置，其进一步包括安装至所述台架上的在所述患者身上投射定位引导标记的至少一个定位激光器。

7.根据权利要求1所述的放射成像装置，其进一步包括安装至所述台架的辊支撑系统，所述辊支撑系统包括至少两个垂直支撑件和安装至所述至少两个垂直支撑件的至少一个水平支撑件。

8.根据权利要求7所述的放射成像装置，其中所述至少一个水平支撑件包括至少一个支撑辊。

9.根据权利要求1所述的放射成像装置，其进一步包括连接至所述源的冷却系统。

10.根据权利要求9所述的放射成像装置，其中所述冷却系统包括供液冷却单元。

11.根据权利要求1所述的放射成像装置，其进一步包括被配置成平移所述检测器的平移装置，所述平移装置包括：

平移板，所述检测器被安装至所述平移板；

第一线性致动器，其被配置成在第一平移方向上移动所述检测器；以及

第二线性致动器，其被配置成在第二平移方向上移动所述检测器，所述第二平移方向垂直于所述第一平移方向。

12.一种获取被放置在台架中的患者的至少一部分的放射图像的方法，所述方法包括：

使源发射穿过所述患者的至少一部分的放射线，所述放射线限定传送部的中轴线；

在检测器处接收所述放射线；

将来自所述检测器的数据信号输出至控制单元；

利用水平台架旋转设备围绕所述台架的孔轴连续地旋转所述源和所述检测器；

在控制单元处，从所述检测器连续地接收的数据信号获取图像，同时所述水平台架旋转设备连续地旋转发射所述放射线的所述源和接收所述放射线的所述检测器以扫描所述患者的所述至少一部分；并且

使用连接至所述源的源倾斜装置倾斜所述源，所述源倾斜装置包括：源安装板，所述源被安装至所述源安装板；源枢轴支撑件，所述台架和所述源安装板两者被连接至所述源枢轴支撑件；活塞系统，其适于与所述源安装板接合；以及电机，其驱动所述活塞系统。

13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括将所述台架安装至被配置成输送所述台架的输送机构。

14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括使用垂直台架旋转设备围绕垂直轴旋转所述台架，所述垂直台架旋转设备包括安装至所述台架的第一旋转板和安装至所述输送机构的第二旋转板。

15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括利用第一升降系统升降所述输送机构的第一侧，所述第一升降系统包括在所述输送机构的第一侧下方滑动并连接至所述输送机构的第一侧的剪刀式升降机。

16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括利用第二升降系统升降所述输送机构的第二侧，所述第二升降系统包括在所述输送机构的第二侧下方滑动并连接至所述输送机构的第二侧的剪刀式升降机。

17.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括从安装在所述台架上的至少一个定位激光器将至少一个定位引导标记投射于所述患者上。

18.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括：使用安装至所述台架的辊支撑系统调整所述患者，所述辊支撑系统包括至少两个垂直支撑件和安装至所述至少两个垂直支撑件的至少一个水平支撑件。

19.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括使用连接至所述源的冷却系统冷却所述源。

20.根据权利要求19的所述方法，其中所述冷却系统包括供液冷却单元。

21.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括利用平移装置相对于患者平移所述检测器的位置，所述平移装置包括：

平移板，所述检测器被安装至所述平移板；

第一线性致动器，其被配置成在第一平移方向上移动所述检测器；以及

第二线性致动器，其被配置成在第二平移方向上移动所述检测器，所述第二平移方向垂直于所述第一平移方向。

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