CN106714690B - 用于x射线管组件的锁定机构和x射线成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于X射线管组件的锁定机构，其包括旋转盘、被径直地设置的第一弹簧加载的锁和第二弹簧加载的锁。所述旋转盘包括彼此隔开90°的第一接收部分和第二接收部分。所述第一弹簧加载的锁被配置为可移除地压入到所述第一接收部分中以将所述X射线管组件锁住在第一位置中，并且所述第二弹簧加载的锁被配置为可移除地压入到所述第二接收部分中以将所述X射线管组件锁住在第二位置中。根据本发明，使所述X射线成像系统的制造容差控制和组装简单并且容易得多是可能的。

Description

用于X射线管组件的锁定机构和X射线成像系统
技术领域
本发明涉及一种X射线成像系统，在所述X射线成像系统中，X射线管组件可以在第一位置与第二位置之间旋转，所述第二位置与所述第一位置隔开90°，具体而言，涉及用于X射线管组件的锁定机构。
背景技术
己知，X射线成像系统至少包括X射线管组件和探测器，所述X射线管被配置为生成并且发射X射线，并且所述探测器被配置为探测穿过对象的区域(诸如要被检查的人体)的X射线。探测器基于探测到的X射线来生成电信号并且将电信号传送到处理单元以形成要被检查的区域的图像。当要被检查的区域被成像时，患者可能需要维持站立姿势。对于另一患者而言，当要被检查的区域被成像时躺下可能是必要的。因此，X射线管组件应当能够在第一位置与第二位置之间旋转，在所述第一位置中X射线例如基本上垂直地投射到要被检查的区域上，所述第二位置关于X射线管组件的旋转轴与第一位置隔开90°并且在所述第二位置中X射线被例如基本上水平地投影到要被检查的区域上。
图1示出了常规X射线成像系统的X射线管组件的部分视图。如在图1中所示，X射线管组件1包括X射线管3和准直器5，所述X射线管3被配置为生成并且发射X射线，并且所述准直器5被配置为将由X射线管3所生成的X射线准直到对象的区域(例如要被检查的人体)上。X射线管组件1通过管臂9和锁定机构11被可旋转地附接到支持部分7。支持部分7垂直地可移动地被安装到管柱13上。图2是示出旋转盘被锁住在第一位置中的锁定机构的示意图，图2A示出了对应于图2的X射线管组件的取向，图3是示出旋转盘被锁住在第二位置中的锁定机构的示意图，所述第二位置关于管组件1的旋转轴与第一位置间隔90°，并且图3A示出了对应于图3的X射线管组件的取向。如在图2和图3中所示，锁定机构11包括管臂9被固定到的旋转盘15以及弹簧加载的锁17。旋转盘15在形状上是圆形的并且包括被设置在旋转盘15的边缘上的第一凹口15a、第二凹口15b和第三凹口15c。第二凹口15b和第三凹口15c关于管组件1的旋转轴与第一凹口15a隔开90°并且彼此隔开180°。弹簧加载的锁17能够可移除地压入到第一凹口15a中以将X射线管组件1锁住在第一位置中，在所述第一位置中X射线基本上垂直地投影到要被检查的区域上。通过抓住X射线管组件1上的柄19并且旋转X射线管组件1以对抗通过弹簧施加到弹簧加载的锁17的力而使弹簧加载的锁17从第一凹口15a解除，旋转盘15被旋转使得弹簧加载的锁17可以可移除地压入到第二凹口15b和第三凹口15c之一中以将X射线管组件1锁住在其中X射线基本上水平地投影到要被检查的区域上的第二位置中。当然，弹簧加载的锁17可以将X射线管组件1锁住在第三位置中，所述第三位置与第一位置隔开90°并且当旋转盘15在相反方向上旋转时与第二位置相对。尽管第一位置中的X射线管组件1被准确地对齐以保证X射线基本上垂直地投影到要被检查的区域上，但是由于各种容差(诸如制造管臂、管柱、轨道等的容差)的累计，因而当X射线管组件1被锁住在第二位置中时，X射线不总是基本上水平地投影到要被检查的区域上。因此，更多相关参数需要仔细并且反复地对齐，包括X射线成像系统的安装期间的第一位置锁定和/或第二位置锁定对齐，因为第一位置锁定和第二位置锁定的对齐相互耦合。这使X射线成像系统的制造容差控制和安装复杂并且困难得多。
因此，存在对常规X射线成像系统做出改进的需要。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于X射线管组件的锁定机构，包括：
-旋转盘，所述X射线管组件借助于管臂而被固定地安装到所述旋转盘，所述旋转盘被可旋转地安装到支持部分以关于相对于所述支持部分的轴可旋转，所述轴垂直于所述旋转盘穿过所述旋转盘上的点，所述旋转盘包括第一接收部分和第二接收部分，所述第二接收部分关于所述轴与所述第一接收部分隔开基本上90°；以及
-第一弹簧加载的锁和第二弹簧加载的锁，所述第一弹簧加载的锁和第二弹簧加载的锁被固定在所述支持部分上，所述第一弹簧加载的锁和所述第二弹簧加载的锁被径直地并且邻近所述旋转盘设置，所述第一弹簧加载的锁被配置为可移除地压入到所述第一接收部分中以将所述X射线管组件锁住在第一位置中，所述第二弹簧加载的锁被配置为可移除地压入到所述第二接收部分以将所述X射线管组件锁住在第二位置中，所述第二位置关于所述轴在第一方向上与所述第一位置隔开基本上90°。
技术人员将理解到，连同特定值使用的词语“基本上”(例如，“基本上90°”)意指如技术领域中众所周知的容差水平。例如，技术人员将理解到，在一些系统中，容差水平是针对特定角度值的大约+/-3度。
此外，贯穿所述文本所指定的所有特定值被意指允许实际系统中的特定容差水平，如由技术人员所理解的。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括前述锁定机构的X射线成像系统。
参考附图，考虑以下说明和权利要求书之后，本发明的这些和其他目标、特征和特性以及操作的方法和结构的相关元件的功能以及各部分的组合和制造的经济性将变得更加显而易见，所有附图形成本说明书的一部分，其中，同样的附图标记指代各附图中的对应的部分。然而，应明确理解，附图仅出于例示和说明的目的并且不旨在作为对本发明的范围的限定。
附图说明
图1示出了常规X射线成像系统的X射线管组件的部分视图；
图2是示出旋转盘被锁住在第一位置中的锁定机构的示意图；
图2A示出了对应于图2的X射线管组件的取向；
图3是示出旋转盘被锁住在第二位置中的锁定机构的示意图；
图3A示出了对应于图3的X射线管组件的取向；
图4是中X射线管组件在第一位置中的X射线成像系统的示意图；
图5是X射线管组件在第二位置中的X射线成像系统的示意图；
图6是示出旋转盘被锁住在第一位置中的本发明的第一实施例的锁定机构的示意图；
图6A示出了对应于图6的X射线管组件的取向；
图7是示出旋转盘被锁住在第二位置中的本发明的第一实施例的锁定机构的示意图；
图7A示出了对应于图7的X射线管组件的取向；
图8是示出旋转盘被锁住在第一位置中的本发明的第二实施例的锁定机构的示意图；
图8A示出了对应于图8的X射线管组件的取向；
图9是示出在其中旋转盘被锁住在第二位置中的本发明的第二实施例的锁定机构的示意图；
图9A示出了对应于图9的X射线管组件的取向；并且
图10是示出X射线管组件在对齐X射线管组件的第二位置时的行进路径的示意图。
具体实施方式
如在图4和图5中所示，根据本发明的X射线成像系统20包括：管柱21，其被配置为在X-Y平面(例如，在轨道上)来回地移动；X射线管组件23，其能够沿着管柱21垂直地移动；第一探测器25，其被安装在患者台27下面；以及第二探测器29，其被安装在壁架31上。如众所周知的，X射线管组件23借助于管臂(未示出)和锁定机构33而被可旋转地附接到支持部分，使得X射线管组件23可以在第一位置与第二位置之间被旋转，所述第二位置关于X射线管组件23的旋转轴与所述第一位置隔开90°。支持部分被可滑动地安装以沿着管柱21垂直地移动。第一探测器25被配置为当X射线管组件23被锁住在第一位置中并且患者躺在患者台27上时，探测穿过对象的区域(例如要被检查的人体)的X射线。第二探测器29被配置为当X射线管组件23被锁住在第二位置中并且患者站在壁架31的前面时，探测穿过要被检查的对象的区域的X射线。
图6是示出旋转盘被锁住在第一位置中的本发明的第一实施例的锁定机构的示意图。图6A示出了对应于图6的X射线管组件的取向。图7是示出旋转盘被锁住在第二位置中的本发明的第一实施例的锁定机构的示意图。图7A示出了对应于图7的X射线管组件的取向。如在图6和图7中所示，本发明的第一实施例的锁定机构33包括旋转盘35，X射线管组件23借助于管臂而被固定地安装到所述转盘35。旋转盘35可以被可旋转地安装到支持部分，使得旋转盘35关于相对于支持部分的轴是可旋转的。轴垂直于旋转盘35穿过旋转盘35上的点O，并且在下文中还被称为旋转轴。旋转盘35包括被设置在旋转盘35的边缘上的第一凹口35a、第二凹口35b和第三凹口35c。第二凹口35b和第三凹口35c关于旋转轴与第一凹口35a隔开90°并且彼此隔开180°。从点O到第一凹口35a的距离是R1，从点O到第二凹口35b和第三凹口35c的距离是R2，并且R1>R2。
锁定机构33还包括被固定在支持部分上的第一弹簧加载的锁37和第二弹簧加载的锁39。第一弹簧加载的锁37和第二弹簧加载的锁39径直地并且邻近旋转盘35被设置。第一弹簧加载的锁37被配置为被可移除地压入到第一凹口35a中以将X射线管组件23锁住在的第一位置中，在所述第一位置中X射线基本上垂直地投射到要被检查的区域上，如图6和图6A中所示。第二弹簧加载的锁39被配置为被可移除地压入到第二凹口35b中以将X射线管组件23锁住在第二位置中，所述第二位置当旋转盘35在逆时针方向上关于旋转轴被旋转90°时在逆时针方向上关于旋转轴与第一位置隔开90°，如图7中所示。在所述第二位置中，X射线基本上水平地被投射到要被检查的区域上，如图7A中所示。而且，第二弹簧加载的锁39还被配置为可移除地压入到第三凹口35c中以将X射线管组件23锁住在第三位置中，所述第三位置当旋转盘35关于旋转轴在顺时针方向上被旋转90°时在顺时针方向上与第一位置隔开90°。在所述第三位置中，X射线在与第二方向相反的方向上基本上水平地被投射到要被检查的区域上。
R1与R2之间的差应当比在第一弹簧加载的锁37从第一凹口35a中被移除出之后第一弹簧加载的锁37可以移动的最大距离更大。换句话说，该距离是指当第一弹簧加载的锁37从第一凹口35a当中被移除并且转变为第一弹簧加载的锁37与旋转盘35没有接触的状态时第一弹簧加载的锁37可以伸展的长度。因此，当X射线管组件23相对于第一位置关于旋转轴被旋转90°时，仅第二弹簧加载的锁39被可移除地压入到第二凹口35b和第三凹口35c中的一个中，但是第一弹簧加载的锁37未被压入到第二凹口35b和第三凹口35c中的另一个中。
在第一实施例中，除第一凹口35a、第二凹口35b和第三凹口35c被设置的位置外，旋转盘35可以具有弧形的边缘。因此，旋转盘35可以相对于第一弹簧加载的锁37和第二弹簧加载的锁39平滑地旋转。优选地，旋转盘35的第一半在形状上是半圆的，并且旋转盘35的第二半在形状上是半椭圆的，第二凹口35b和第三凹口35c被设置在第一半和第二半的界面处，并且第一凹口35a被设置在第一半处。
图8是示出旋转盘被锁住在第一位置中的本发明的第二实施例的锁定机构的示意图。图8A示出了对应于图8的X射线管组件的取向。图9是示出旋转盘被锁住在第二位置中的本发明的第二实施例的锁定机构的示意图。图9A示出了对应于图9的X射线管组件的取向。如在图8和图9中所示，本发明的第二实施例的锁定机构33包括旋转盘35，X射线管组件23借助于管臂固定地安装到转盘35。旋转盘35可以被可旋转地安装到支持部分，使得旋转盘35关于相对于支持部分的轴是可旋转的。轴垂直于旋转盘35穿过旋转盘35上的点O，也被称为旋转轴。旋转盘35包括被设置在旋转盘35上的第一开口35d、第二开口35e和第三开口35f。第二开口35e和第三开口35f关于旋转轴与第一开口35d隔开90°并且关于旋转轴彼此隔开180°。从点O到第一开口35d的距离是R1，从点O到第二开口35e和第三开口35f的距离是R2，并且R1≠R2。
锁定机构33还包括被固定在支持部分上的第一弹簧加载的锁37和第二弹簧加载的锁39。第一弹簧加载的锁37和第二弹簧加载的锁39径直地、邻近旋转盘35并且在旋转盘35的侧面被设置。第一弹簧加载的锁37被配置为可移除地压入到第一开口35d中以将X射线管组件23锁住在第一位置中，在所述第一位置中，X射线基本上垂直地投射到要被检查的区域上，如图8A中所示。第二弹簧加载的锁39被配置为可移除地压入到第二开口35e中以将X射线管组件23锁住在第二位置中，所述第二位置在旋转盘35在逆时针方向上被旋转90°时在逆时针方向上关于旋转轴与第一位置隔开90°，如图9中所示。在第二位置中，X射线基本上水平地被投射到要被检查的区域上，如图9A中所示。而且，第二弹簧加载的锁39被配置为可移除地压入到第三开口35f中以将X射线管组件23锁住在第三位置中，所述第三位置在旋转盘35在逆时针方向上关于旋转轴被旋转90°时在逆时针方向上关于旋转轴与第一位置隔开90°。在所述第三位置中，X射线在与第二方向相反的方向上基本上水平地被投射到要被检查的区域上。
由于R1≠R2，当X射线管组件23被旋转到第一位置时，仅第一弹簧加载的锁37被可移除地压入到第一开口35d但是第二弹簧加载的锁39未被压入到第二开口35e和第三开口35f中的一个中，并且当X射线管组件23相对于第一位置被旋转90°时，仅第二弹簧加载的锁39被可移除地压入到第二开口35e和第三开口35f中的一个中，但是第一弹簧加载的锁37未被压入到第一开口35d中。在第二实施例中，旋转盘35在形状上可以是圆形的。
将参考图10解释X射线管组件23的第二位置或第三位置的对齐。图10是示出当对齐X射线管组件的第二位置或第三位置时X射线管组件的行进路径的示意图。首先，当X射线管组件23在轨道上连同管柱21被移动到从X射线管组件23到第二探测器29的距离D是最小距离的位置时，从X射线管组件23内的对齐光源投射到第二探测器29上的光束的中心被标记为位置P1。然后，当X光射线管组件23在轨道上连同管柱21被移动到从X射线管组件23到第二探测器29的距离D是最大距离的位置时，从X射线管组件23内的对齐光源投射到第二探测器29上的光束的中心被标记为位置P2。期望位置P1应当展示与位置P2的交叠。然而，由于源自X射线成像系统的制造和/或安装的各种容差的累计，因而在位置P1与位置P2之间存在偏差。假定对齐之后的目标位置是Pt。目标位置Pt与位置P1之间的距离D1和目标位置Pt与位置P2之间的距离D2应当满足等式：
D1/D2＝Dmin/Dmax
目标位置Pt可以基于该等式而被确定并且在第二探测器29上被标记。然后，第二弹簧加载的锁39的位置被微调，使得来自X射线管组件23内的对齐光源的光被投射到目标位置Pt处的第二探测器29上，从而完成X射线管组件23的第二位置或第三位置的对齐。
通过微调第一弹簧加载的锁37的位置以类似的方式完成X射线管组件23的第一位置的对齐。为了简洁起见，省略了X射线管组件23的第一位置的对齐的详细解释。
根据本发明，X射线管组件23的第一位置的对齐是通过微调第一弹簧加载的锁37的位置来完成的，而X射线管23的第二位置和第三位置的对齐是通过微调第二弹簧加载的锁39的位置来完成的。第一位置锁定与第二和第三位置锁定的对齐是彼此分离的。借助于其，使X射线成像系统的制造容差控制和安装简单并且容易得多。
在上文所提到的优选的实施例中，旋转盘包括三个凹口或三个开口，使得无论何时X射线管组件从第一位置关于旋转轴顺时针或逆时针旋转90°，X射线基本上水平地被投射到要被检查的区域上。然而，应当理解，具有仅第二凹口和第三凹口或者第二开口和第三开口之一是可行的。在这种情况下，X射线管组件仅在一个方向上关于旋转轴与第一位置旋转90°。
虽然基于当前被认为是最实际并且优选的实施例、出于说明的目的详细描述了本发明，但是应该理解，这样的细节仅出于该目的，并且本发明不限于所公开的实施例，而是相反，旨在涵盖在权利要求书的精神和范围内的修改和等价方案。

Claims (13)

1.一种用于X射线管组件(23)的锁定机构(33)，包括；
-旋转盘(35)，所述X射线管组件(23)借助于管臂而被固定地安装到所述旋转盘，所述旋转盘(35)被可旋转地安装到支持部分以关于相对于所述支持部分的轴可旋转，所述轴垂直于所述旋转盘穿过所述旋转盘(35)上的点(O)，所述旋转盘(35)包括第一接收部分和第二接收部分，所述第二接收部分关于所述轴与所述第一接收部分隔开基本上90°；以及
-第一弹簧加载的锁(37)和第二弹簧加载的锁(39)，所述第一弹簧加载的锁和所述第二弹簧加载的锁被固定在所述支持部分上，所述第一弹簧加载的锁(37)和所述第二弹簧加载的锁(39)被径直地并且邻近所述旋转盘(35)设置，所述第一弹簧加载的锁(37)被配置为被可移除地压入到所述第一接收部分中以将所述X射线管组件(23)锁住在第一位置中，所述第二弹簧加载的锁(39)被配置为被可移除地压入到所述第二接收部分中以将所述X射线管组件(23)锁住在第二位置中，所述第二位置关于所述轴在第一方向上与所述第一位置隔开基本上90°。
2.根据权利要求1所述的锁定机构(33)，其中，所述旋转盘(35)还包括第三接收部分，所述第三接收部分关于所述轴与所述第一接收部分隔开基本上90°并且与所述第二接收部分隔开基本上180°，所述第二弹簧加载的锁(39)被配置为被可移除地压入到所述第三接收部分中以将所述X射线管组件(23)锁住在第三位置中，所述第三位置关于所述轴在与所述第一方向相反的第二方向上与所述第一位置隔开基本上90°，从所述点(O)到所述第一接收部分的距离是R1，从所述点(O)到所述第二接收部分和所述第三接收部分的距离是R2；并且
其中，R1≠R2，使得当所述第二弹簧加载的锁(39)被可移除地压入到所述第二接收部分和所述第三接收部分中的一个中时，所述第一弹簧加载的锁(37)不被压入到所述第二接收部分和所述第三接收部分中的另一个中。
3.根据权利要求2所述的锁定机构(33)，其中，所述第一接收部分、所述第二接收部分和所述第三接收部分是被设置在所述旋转盘(35)的边缘上的第一凹口(35a)、第二凹口(35b)和第三凹口(35c)，R1＞R2，并且所述第一弹簧加载的锁(37)和所述第二弹簧加载的锁(39)被设置在所述旋转盘(35)周围。
4.根据权利要求3所述的锁定机构(33)，其中，R1与R2之间的差比在所述第一弹簧加载的锁(37)从所述第一凹口(35a)被移除出之后所述第一弹簧加载的锁(37)能够移动的最大距离更大，使得当所述X射线管组件(23)关于相对于所述第一位置的所述轴被旋转基本上90°时，仅所述第二弹簧加载的锁(39)被可移除地压入到所述第二凹口(35b)和所述第三凹口(35c)中的一个中以将所述X射线管组件(23)锁住在所述第二位置或所述第三位置中，但是所述第一弹簧加载的锁(37)不被压入到所述第二凹口(35b)和所述第三凹口(35c)中的另一个中。
5.根据权利要求3所述的锁定机构(33)，其中，除了所述第一凹口(35a)、所述第二凹口(35b)和所述第三凹口(35c)被设置于其处的位置之外，所述旋转盘(35)具有弧形边缘，使得所述旋转盘(35)相对于所述第一弹簧加载的锁(37)和所述第二弹簧加载的锁(39)被平滑地旋转。
6.根据权利要求3所述的锁定机构(33)，其中，所述旋转盘(35)的第一半在形状上是半圆的并且第二半在形状上是半椭圆的，所述第二凹口(35b)和所述第三凹口(35c)被设置在所述第一半和所述第二半的界面处，并且所述第一凹口(35a)被设置在所述第一半处。
7.根据权利要求2所述的锁定机构(33)，其中，所述第一接收部分、所述第二接收部分和所述第三接收部分是被设置在所述旋转盘(35)上的第一开口(35d)、第二开口(35e)和第三开口(35f)，所述第一弹簧加载的锁(37)和所述第二弹簧加载的锁(39)被设置在所述旋转盘(35)的侧面处。
8.根据权利要求7所述的锁定机构(33)，其中，所述旋转盘(35)在形状上是圆形的。
9.一种包括根据权利要求1-8中的任一项所述的锁定机构(33)的X射线成像系统。
10.根据权利要求9所述的X射线成像系统，其中，所述X射线成像系统包括X射线管组件(23)和所述锁定机构(33)，所述X射线管组件借助于管臂而被可旋转地附接到支持部分，使得所述X射线管组件(23)能够被旋转并且然后被锁住。
11.根据权利要求10所述的X射线成像系统，还包括；
-管柱(21)，其被配置为在轨道上来回地移动，所述支持部分被垂直地可滑动地安装到所述管柱(21)上，使得所述X射线管组件(23)能够沿着所述管柱(21)垂直地移动；
-第一探测器(25)，其被安装在患者台(27)之下；以及
-第二探测器(29)，其被安装在壁架(31)上。
12.根据权利要求10所述的X射线成像系统，其中，所述第一弹簧加载的锁(37)和所述第二弹簧加载的锁(39)被安装在所述支持部分上。
13.根据权利要求10所述的X射线成像系统，其中，所述X射线管组件(23)包括X射线管(3)和准直器(5)，所述X射线管被配置为生成并且发射X射线，所述准直器被配置为将由所述X射线管(3)所生成的所述X射线准直到要被检查的对象的区域上。
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