CN107981880A - 一种ct机及其旋转体 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种CT机及其旋转体，能够抑制旋转体的变形，提高旋转体的整体刚度，满足高速旋转扫描的需求，并能够简化结构实现轻量化。本发明的旋转体包括具有扫描孔的旋转基体、具有轴向通孔的加强件和用于承载扫描部件的承载件，所述轴向通孔与所述扫描孔贯通，以使得所述加强件在轴向上不遮挡所述扫描孔；所述承载件安装于所述旋转基体的外周面，并以其轴向一端的端面与所述加强件连接；所述加强件为周向闭合结构，以提供克服所述承载件所受离心力的约束力，抑制所述旋转体在X线平面的变形。加强件为周向闭合结构，可以为承载件提供用于克服离心力的约束力，从而抑制旋转体在X线平面的变形，保证数据采集的几何精度。

Description

一种CT机及其旋转体

技术领域

本发明涉及CT系统技术领域，特别是涉及一种CT机及其旋转体。

背景技术

现代CT(Computed Tomography)系统基本组成为承载病人的扫描床系统，以及承载球管、高压和检测器系统等部件并绕人体旋转进行扫描的扫描架系统，其中，扫描架系统中的球管、高压和检测器系统等用旋转体承载，并通过旋转体连接构成了CT的旋转系统。

请参考图1-图4，图1为现有技术中一种典型的旋转体的结构示意图；图2为图1所示旋转体中基体的结构示意图；图3为图1所示旋转体中支架的结构示意图；图4为现有技术中另一种典型的旋转体的结构示意图。

如图1所示，目前CT机用旋转体结构主要是支架组合型，由铸造基体1′和若干支架2′组成，其承载球管、高压的支撑面位于旋转体的外侧面。其中，铸造基体1′上固定支架2′和电气件的孔的轴线平行于旋转体的旋转轴M′，如图2所示。这种结构的支架2′通常采用如图3所示带筋的T型结构，T型结构的横部构成平板21′，竖部构成立板22′，平板21′上的固定孔用于固定高压、球管等电气件，立板22′设有支架固定孔23′，用于连接铸造基体1′，以固定支架2′。

如图4所示，另外一种常见的旋转体为圆筒旋转体，其承载球管、高压的支撑面3′位于旋转体的外圈内侧，通常采用铝合金一体铸造成型。

对于支架组合型旋转体：

其支架2′采用T型结构，通常需要焊接制造，在长期旋转过程中焊缝容易由于焊接缺陷产生疲劳断裂，从而造成高速旋转中部件飞出的安全问题。

另外，这种支架2′固定的力学原理是依靠螺钉的轴向力压紧支架2′的固定立板22′，使得立板22′能够与铸造基体1′贴合，从而通过立板22′与铸造基体1′之间的摩擦力来抵抗旋转产生的离心力，保持被固定件的位置稳定；从螺钉的轴向力转化为摩擦力需要乘以摩擦系数f，经过查证，摩擦系数f为0.1～0.25，也就是说，一个螺钉的轴向力经过转换以后，最多要折扣掉十分之一，这就要求使用更大或者更多的螺钉或者使用销钉进行固定，这样就产生了结构复杂制造成本高的问题。

再者，由于现代CT的最高转速通常为0.5秒/转～0.2秒/转，被固定的零部件由于距离旋转轴M′半径不同，所承受的离心力也不同，承受最大离心力的部件，其离心加速度最大可达80g以上(即1公斤载荷旋转后产生的离心力等效于80Kg质量的重量)，这对铸造基体1′和支架2′的平板21′部分的刚度也提出了更高的要求。

特别是，球管的焦点所在的平面与检测器对称中心构成X线平面，如果在旋转过程变形过大，将造成X线光路扭曲，从而影响数据采集的几何精度，而T型结构的支架2′是悬臂结构，在高速旋转离心力下很容易产生大的变形。

对于圆筒旋转体：

由于固定部件的承力结构位于装配后旋转体的最外圈，因此，外圈需要制成较厚重的结构，这些厚重的承力结构对应重心的旋转半径也最大，这种结构的旋转体所构成的旋转系统转动惯量也更大，对提高CT机的旋转扫描速度产生了一定制约。

因此，亟需设计一种CT机及其旋转体，以解决旋转体容易变形、不适应高速旋转扫描的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种CT机及其旋转体，能够抑制旋转体的变形，提高旋转体的整体刚度，满足高速旋转扫描的需求，并能够实现简化结构且轻量化的目的。

为实现上述目的，本发明提供了一种CT机的旋转体，包括具有扫描孔的旋转基体、具有轴向通孔的加强件和用于承载扫描部件的承载件，所述轴向通孔与所述扫描孔贯通，以使得所述加强件在轴向上不遮挡所述扫描孔；所述承载件安装于所述旋转基体的外周面，并以其轴向一端的端面与所述加强件连接；所述加强件为周向闭合结构，以提供克服所述承载件所受离心力的约束力，抑制所述旋转体在X线平面的变形。

本发明的旋转体，一方面，承载件安装于旋转基体的外周面，可以通过旋转基体实现支撑定位；另一方面，加强件与承载件轴向一端的端面连接，处于旋转基体的轴向一端，并设有与扫描孔贯通的轴向通孔，不会遮挡扫描孔，也不会影响旋转基体的正常转动；再者，通过旋转基体、承载件和加强件即可实现可靠定位和连接，并满足高速旋转扫描的需求，使得本发明的旋转体具有结构简单且轻量化的优点；更为重要的是，加强件为周向闭合结构，不仅可以辅助实现承载件的定位，提高承载件的强度，还可以为承载件提供用于克服离心力的约束力，提高旋转体的整体刚度，以便在高速旋转扫描时，克服离心力，从而抑制旋转体在X线平面的变形，避免承载件所承载的扫描部件发生错位而造成X线光路扭曲，进而保证数据采集的几何精度。

可选地，所述加强件包括若干拉板，各所述拉板沿周向依次连接，以围成所述周向闭合结构。

可选地，所述扫描部件包括用于接收射线的检测器，所述加强件包括与所述检测器匹配的弧形板状的第一拉板；所述旋转基体设有所述检测器安装面，以便与所述第一拉板围成所述检测器的安装腔。

可选地，所述加强件还包括由上至下延伸的第二拉板和第三拉板，两者以各自的下端分别与所述第一拉板的两端连接，上端通过第四拉板连接，所述第二拉板、所述第三拉板和所述第四拉板均为直板；和/或，所述加强件为关于第一拉板和所述第四拉板的中点的连接线对称。

可选地，所述扫描部件包括用于发射射线的球管，所述承载件包括用于安装球管的射线箱，所述射线箱轴向的一端面与所述第一拉板连接。

可选地，所述承载件还包括平板式支架，所述平板式支架的板面与所述旋转基体的外周面贴合，并通过在垂直于所述旋转体的旋转轴的第一定位件与所述旋转基体连接。

可选地，所述承载件还包括立筋式支架，所述立筋式支架的板面与所述平板式支架的板面不平行，并通过在垂直于所述旋转体的旋转轴的第二定位件与所述旋转基体连接。

可选地，所述立筋式支架远离所述旋转体的旋转轴的一侧面设有防止所述第二定位件伸出其表面的沉孔。

可选地，所述平板式支架和所述立筋式支架通过L型的连接块连接，所述平板式支架轴向一端的端面与所述加强件连接，所述立筋式支架通过所述平板式支架与所述加强件连接。

可选地，所述承载件包括偶数个所述立筋式支架，所述立筋式支架两两一对设置。

本发明还提供一种CT机采用上述的旋转体。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的旋转体的结构示意图；

图2为图1所示旋转体中基体的结构示意图；

图3为图1所示旋转体中支架的结构示意图；

图4为现有技术中另一种典型的旋转体的结构示意图；

图5为本发明所提供CT机的旋转体在一种实施例中的结构示意图；

图6为图5所示旋转体中旋转基体1的结构示意图；

图7为图5所示旋转体中平板式支架32的结构示意图；

图8为图5所示旋转体中立筋式支架33的结构示意图。

图1-4中：

铸造基体1′、支架2′、平板21′、立板22′、支架固定孔23′、支撑面3′；

图5-8中：

旋转基体1、扫描孔11、检测器安装面12、安装面13、安装面14、安装面15、安装面16、加强件2、轴向通孔21、第一拉板22、第二拉板23、第三拉板24、第四拉板25、承载件3、射线箱31、平板式支架32、孔321、孔322、孔323、立筋式支架33、沉孔331、空格332、孔333、连接块34。

具体实施方式

本发明提供了本发明的目的是提供一种CT机及其旋转体，能够抑制旋转体的变形，提高旋转体的整体刚度，满足高速旋转扫描的需求，并能够实现简化结构且轻量化的目的。

以下结合附图，对本发明进行具体介绍，以便本领域技术人员准确理解本发明的技术方案。

如图5所示，本发明提供了一种CT机的旋转体，包括旋转基体1、承载件3和加强件2，旋转基体1构成旋转体的基础，具有CT机扫描人体用的扫描孔11；承载件3用于承载扫描部件，即扫描所需的部件，如球管、探测器和高压电气件等，承载件3安装于旋转基体1的外周面，承载件3的外表面形成扫描部件的安装面，进而通过承载件3固定扫描部件，并与旋转基体1连接；加强件2与承载件3轴向一端的端面连接，用于实现对承载件3的加强定位，同时，由于承载件3分布于旋转基体1的外周，当高速旋转扫描时，承载件3及其所承载的扫描部件会受到较大的离心力，容易使得旋转体产生变形，尤其是在X线平面的变形，而加强件2采用周向闭合结构，可以为承载件3提供用以克服离心力的约束力，进而抑制旋转体在X线平面的变形，提高旋转体的整体刚度。

所述X线平面是指，发射X线的球管的焦点所在的平面与接收X线的检测器的对称中心所形成的平面。如果在旋转过程中变形过大，球管和检测器的相对位置会发生变动，将造成X线光路扭曲，从而影响数据采集的几何精度。

针对该技术问题，本申请中设有加强件2，将扫描部件通过承载件3进行承载，并将承载件3安装在旋转基体1的外周面，以承载件3轴向一端的端面与加强件2连接，由于加强件2为周向闭合结构，可以为承载件3提供约束力，具体为在X线平面内由外而内地指向扫描中心的约束力，进而克服高速旋转扫描过程中的离心力，抑制旋转体在X线平面内的变形，从而保证数据采集的几何精度。

并且，由于加强件2的设置实现了承载件3轴端的定位，进而提高了承载件3的刚度和定位可靠性，以确保其所承载的扫描部件准确可靠地安装固定。

再者，加强件2还设有与旋转基体1的扫描孔11贯通的轴向通孔21，进而避免加强件2遮挡扫描孔11，防止影响扫描作业。此处，加强件2的轴向通孔21可以与扫描孔11同轴设置，具体也可以等径或者以略大于扫描孔11的直径进行设置。由于加强件2与承载件3的轴端连接，而承载件3安装于旋转基体1的外周面，则加强件2也处于旋转基体1的轴向一端。

所述旋转基体1的外周面是指，以扫描孔11的中轴线也即旋转轴M为参照，靠近旋转轴M的方向为内，远离旋转轴M的方向为外，相应地，旋转基体1的内周面围成扫描孔11，处于旋转基体1外边沿的部分构成其外周面；此处的外周面是相对于内周面而言的，虽然扫描孔11为圆形孔，但旋转基体1不限定为严格的圆环型结构，即外周面并不一定是严格的圆周形状，只要能够在周向上围合即可，旋转基体1的外周还可以为不规则的几何形状，如图6所示。

本文的上下、左右、前后以CT机正常使用状态为参照，使用时，垂直于地面的方向为上下方向；以扫描孔11朝向扫描床的方向为前，背离扫描床的方向为后；以患者躺在扫描床上时，左手边的方向为左，右手边的方向为右。

所述扫描部件设置扫描所需的部件，包括发射X线的球管、接收X线的检测器以及其他高压电气件，以实现各部件之间的连接，进而使得扫描作业正常完成。

为提高约束力同时避免加强件2占用扫描空间，加强件2可以设置在扫描孔11的轴向一端，具体可以为旋转基体1的前方，并在扫描孔11的外侧相对靠内的位置。详细地，可以由扫描孔11的外缘沿径向向外扩展预定距离形成环形区域，该预定距离相对较小，即该环形区域属于旋转基体1相对靠内的位置，加强件2就可以设置在旋转基体1前方与该环形区域相对应的位置，以便对承载件3进行有效的约束。

加强件2可以为整体式结构，也可以为分体式结构，在图5所示的实施例中，加强件2可以包括若干拉板，各拉板可以沿周向依次连接，以围成周向闭合结构，即在周向上呈闭环结构，不存在缺口，周向闭合结构使得加强件2中的各拉板在周向上彼此依赖，均产生由外而内指向扫描中心的作用力，进而克服离心力。

加强件2采用若干拉板连接而成时，不仅结构简单，便于组装和拆卸，还可以更好地与旋转基体1相匹配，避免影响扫描的正常进行；也可以根据需要设置拉板的强度和尺寸，进而提供足够的约束力，以克服离心力。

所述的若干是指数量不确定，通常是指三个以上的多个。

在图5所示的实施例中，加强件2可以包括第一拉板22，该第一拉板22设置为能够与扫描部件中的检测器相匹配的弧形板；并且，旋转基体1设有检测器安装面12，第一拉板22大致处于该检测器安装面12轴向的端部，与该检测器安装面12大致垂直设置，此时，检测器安装面12与第一拉板22共同围成检测器的安装腔。

同时，加强件2还可以包括由上至下延伸的第二拉板23和第三拉板24，两者以各自的下端分别与第一拉板22的两端连接，两者的上端通过第四拉板25连接，也就是说，加强件2进一步包括第四拉板25，此时的加强件2大致为梯形结构，梯形的中间部分形成轴向通孔21。

第二拉板23和第三拉板24可以由上至下倾斜地延伸，以便避让扫描孔11的区域。而且，两者倾斜的方向可以相反，如图5中所示，其中一个由下至上向图5中的右侧倾斜，另一个由下至上向图5中的左侧倾斜，即两者均由下至上朝向靠近扫描孔11的方向倾斜；一方面，为实现检测器的安装，第一拉板22需要具有一定的弧长，即在图5中的左右方向具有一定的尺寸，而第二拉板23和第三拉板24的下端分别连接于第一拉板22的两端，换言之，两者的下端处于相对靠外的位置；另一方面，要提供足够的约束力以克服离心力，加强件2优选设置在内侧，换言之，加强件2要处于扫描孔11外侧相对靠内的位置，此时，可以使得第二拉板23和第三拉板24的上端向内倾斜，以兼顾第一拉板22的连接并提供足够的约束力而克服离心力。

所述的第一、第二等词，仅用于区分结构相同或类似的两个以上部件，不表示对设置顺序的特殊限定。

第一拉板22、第二拉板23和第三拉板24均可以设置为直板，不仅便于加工制造，还便于与承载件3的轴端端面进行连接，提高拆装便捷性，并有利于与旋转基体1配合，为承载件3提供足够的约束力。

其中，加强件2具体还可以设置为对称结构，即关于第一拉板22和第四拉板25的中点的连接线对称，形成稳定可靠的加强结构。

承载件3还可以包括用于安装球管的射线箱31，该射线箱31可以其轴向一端的端面与第一拉板22连接，则第一拉板22处于上方，第四拉板25处于下方，两者相对设置，相应的，用于发射x线的球管和用于接收X线的检测器相对，以形成X线的发射和接收光路。

如图6所示，旋转基体1设有射线箱31的安装面13，轴承的安装面14和检测器安装面12，其中，检测器安装面12大致平行于轴承的安装面14，射线箱31的安装面13大致垂直于检测器和轴承的安装面，轴承的安装面14设置在旋转基体1的扫描孔11的内圈，用于实现扫描孔11相对旋转基体1的转动；在旋转基体1的扫描孔11以外大致为环形结构，检测器安装面12就处于该环形结构下部的弧形结构，相应地，轴承的安装面14即为与该弧形结构平行的环形圈；射线箱31的安装面13可以为旋转基体1的顶面，射线箱31可以为板状的箱体结构，用于安装球管，与检测器的安装位置相对。

如图7所示，本发明还设有平板式支架32，该平板式支架32的板面与旋转基体1的外周面贴合，并通过垂直于旋转轴M的第一定位件与旋转基体1连接，如图5所示。

平板式支架32设有用于安装第一定位件的孔321和用于固定电气件的孔322，这种支架适用于重量较轻的电源、电路板和配重板等部件的安装。

如图8所示，本发明还包括立筋式支架33，该立筋式支架33的板面与平板式支架32的板面不平行，具体可以大致垂直设置，然后通过垂直于旋转轴M的第二定位件与旋转基体1连接，如图5所示。

立筋式支架33设有固定第二定位件的孔和固定电气件的孔332，这两种类型的孔处于同一平面，且该平面的宽度W要明显小于该立筋式支架33的高度H，即整个立筋式支架33形成一个高刚度、具有加强筋效果的支架，以增强整个旋转体的强度。

由于立筋式支架33用于固定第二定位件的孔和固定电气件的孔332处于同一平面内，则用于固定第二定位件的孔可以设置为沉孔331，以使得第二定位件远离旋转轴M一侧面的端部沉入孔内，避免该第二定位件伸出立筋式支架33而损伤所安装的电气件。当第二定位件为螺钉时，具体可以使得螺钉的螺帽沉入孔内，以螺纹的尖端部伸入旋转基体1，实现与立筋式支架33与旋转基体1的连接。

立筋式支架33的宽度是指在旋转基体1周向上的长度，高度是指在旋转基体1的径向上的长度。

承载件3可以设有偶数个立筋式支架33，该立筋式支架33可以两两一对设置，以使得这种立筋式支架33成对使用，更好地适用于重量较大的高压箱体类电气件的安装。

第一定位件和第二定位件均可以为螺钉，还可以为销钉等可拆卸的连接件。

还可以将立筋式支架33与平板式之间连接，具体可以设有L型的连接块34，该连接块34的一个边与平板式支架32连接，另一个边与立筋式支架33连接；此时，平板式支架32和立筋式支架33均设有与该连接块34配合的安装孔，即设于平板式支架32的孔323和设于立筋式支架的孔333，如图7和图8所示。

当平板式支架32与立筋式支架33连接时，具体可以将平板式支架32轴向一端的端面与加强件2连接，而立筋式支架33不与加强件2连接，即立筋式支架33通过平板式支架32实现与加强件2的连接，以兼顾加强稳定性和安装便捷性。

为实现平板式支架32和立筋式支架33的安装，旋转基体1上还设有平板式支架32的安装面15和立筋式支架33的安装面16，且平板式支架32的安装面15和立筋式支架33的安装面16不处于同一平面内，存在一定的倾斜角度，并相互邻近设置。

结合图6可知，旋转基体1上各安装面12均设有用于紧固的孔，其中，用于固定平板式支架32的孔和用于固定立筋式支架33的孔的轴线均垂直于旋转轴M。优选地，旋转基体1采用铝合金制成，不仅可以减重，还可以减小驱动力和离心力。

本发明还提供了一种CT机，该CT机采用上述的旋转体。本发明的CT机，仅对旋转体进行了说明，其他部分请参照现有技术，此处不再赘述。

以上对本发明所提供CT机及其旋转体进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种CT机的旋转体，其特征在于，包括具有扫描孔(11)的旋转基体(1)、具有轴向通孔(21)的加强件(2)和用于承载扫描部件的承载件(3)，所述轴向通孔(21)与所述扫描孔(11)贯通，以使得所述加强件(2)在轴向上不遮挡所述扫描孔(11)；所述承载件(3)安装于所述旋转基体(1)的外周面，并以其轴向一端的端面与所述加强件(2)连接；所述加强件(2)为周向闭合结构，以提供克服所述承载件(3)所受离心力的约束力，抑制所述旋转体在X线平面的变形。

2.如权利要求1所述的旋转体，其特征在于，所述加强件(2)包括若干拉板，各所述拉板沿周向依次连接，以围成所述周向闭合结构。

3.如权利要求2所述的旋转体，其特征在于，所述扫描部件包括用于接收射线的检测器，所述加强件(2)包括与所述检测器匹配的弧形板状的第一拉板(22)；所述旋转基体(1)设有所述检测器安装面(12)，以便与所述第一拉板(22)围成所述检测器的安装腔。

4.如权利要求3所述的旋转体，其特征在于，所述加强件(2)还包括由上至下延伸的第二拉板(23)和第三拉板(24)，两者以各自的下端分别与所述第一拉板(22)的两端连接，上端通过第四拉板(25)连接，所述第二拉板(23)、所述第三拉板(24)和所述第四拉板(25)均为直板；和/或，所述加强件(2)为关于第一拉板(22)和所述第四拉板(25)的中点的连接线对称。

5.如权利要求3所述的旋转体，其特征在于，所述扫描部件包括用于发射射线的球管，所述承载件(3)包括用于安装球管的射线箱(31)，所述射线箱(31)轴向的一端面与所述第一拉板(22)连接。

6.如权利要求1-5任一项所述的旋转体，其特征在于，所述承载件(3)还包括平板式支架(32)，所述平板式支架(32)的板面与所述旋转基体(1)的外周面贴合，并通过在垂直于所述旋转体的旋转轴的第一定位件与所述旋转基体(1)连接。

7.如权利要求6所述的旋转体，其特征在于，所述承载件(3)还包括立筋式支架(33)，所述立筋式支架(33)的板面与所述平板式支架(32)的板面不平行，并通过在垂直于所述旋转体的旋转轴的第二定位件与所述旋转基体(1)连接。

8.如权利要求7所述的旋转体，其特征在于，所述立筋式支架(33)远离所述旋转体的旋转轴的一侧面设有防止所述第二定位件伸出其表面的沉孔(331)。

9.如权利要求7所述的旋转体，其特征在于，所述平板式支架(32)和所述立筋式支架(33)通过L型的连接块(34)连接，所述平板式支架(32)轴向一端的端面与所述加强件(2)连接，所述立筋式支架(33)通过所述平板式支架(32)与所述加强件(2)连接。

10.如权利要求7所述的旋转体，其特征在于，所述承载件(3)包括偶数个所述立筋式支架(33)，所述立筋式支架(33)两两一对设置。

11.一种CT机，其特征在于，采用上述权利要求1-10任一项所述的旋转体。