CN109330619A

CN109330619A - 一种新型一体化锥束ct

Info

Publication number: CN109330619A
Application number: CN201811423046.9A
Authority: CN
Inventors: 茅文骑
Original assignee: Konica Minolta Zaiqi Medical Products Shanghai Co Ltd
Current assignee: Konica Minolta Zaiqi Medical Products Shanghai Co Ltd
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2019-02-15

Abstract

本发明公开了一种新型一体化锥束CT，其特征在于，包括U形机架，X射线球管与探测器检测装置，平板运行装置；所述的U形机架上的上端部设置平板运行装置；所述的平板运行装置设置在X射线球管与探测器检测装置的内部；所述的X射线球管与探测器检测装置通过圆弧导轨绕所述的平板运行装置运行；所述的X射线球管与探测器检测装置固定在沿所述的U形机架上端部左右移动的直线导轨上；可以成像圈旋转240度扫描可以进行快速的三维锥形束CT(计算机断层)成像。CT图像与用于治疗方案设计的CT图像组进行对照,机器人会立即根据对照结果进行必要调整位置，从而让患者获得最高精确度的治疗。

Description

一种新型一体化锥束CT

技术领域

本发明涉及医疗器械设备尤其涉及一种新型一体化锥束CT。

背景技术

目前市场上质子重离子治疗患者图像采集配准引导设备采用的是正交90度分布安装的两套X射线发生器装置与探测器组成的机构，由于机构的安装位置需固定不变，致使机构实用范围小。该机构由于采用的是正交X射线摄片只能获取两幅图像，配准为2D形式，无法进行3D配准功能。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，本发明目的实现一种新型一体化锥束CT，其特征在于，包括U形机架，X射线球管与探测器检测装置，平板运行装置；所述的U形机架上的上端部设置平板运行装置；所述的平板运行装置设置在X射线球管与探测器检测装置的内部；所述的X射线球管与探测器检测装置通过圆弧导轨绕所述的平板运行装置运行；所述的X射线球管与探测器检测装置固定在沿所述的U形机架上端部左右移动的直线导轨上。

进一步，所述的U形机架还包括下端部以及设置在上端部的轴向驱动所述X射线球管与探测器检测装置的驱动装置；在下端部设置与机器人连接的连接装置；

驱动装置还包括限位柱、挡板、主带轮、同步带、小平键、电机支架、小减速器、小伺服电机；所述的U形机架的上端的两侧固定所述的直线导轨；在直线导轨上设置圆弧滑块；圆弧滑块与所述的X射线球管与探测器检测装置固定；在所述的U形机架的纵向立柱侧固定电机支架；在所述的U形机架的纵向立柱侧固定一限位柱；在电机支架上固定小减速器；小减速器上通过小平键连接主带轮；在主带轮上设置同步带；在主带轮的前端设置挡板；在小减速器的后端连接并固定小伺服电机；同步带的另一侧连接设置在所述的U形机架前端的从动轮；从动轮固定在所述的U形机架的前端；在从动轮内设置深沟球轴承，深沟球轴承内部固定从带轮轴，从动轮设置在带轮支架上；带轮支架的一侧设置张紧螺栓；在带轮支架的上方设置固定螺栓；在同步带的两侧分别设置同步带压板和同步带连接板；固定螺钉穿过所述X射线球管与探测器检测装置的支座、同步带压板和同步带连接板，将同步带夹紧并与所述X射线球管与探测器检测装置固定。

进一步，在所述的U形机架的上端部的下方设置了旋转驱动所述X射线球管与探测器检测装置的旋转驱动装置；旋转驱动装置包括第一内齿圈、球管环、内环、平板环、第一伺服电机、第一减速器、第一调节螺钉、第一抱紧螺钉、第一主齿轮、第一平键、第一中间齿轮、第一滚针轴承、第一传动轴、第一挡圈、第一开口销、第二内齿圈、第二伺服电机、第二减速器、第二调节螺钉、第二抱紧螺钉、第二主齿轮、第二平键、第二中间齿轮、第二滚针轴承、第二传动轴、第二挡圈、第二开口销；内环固定在所述的U形机架的圆弧滑块上，在内环的两侧分别设置球管环圆弧滑轨和平板环圆弧滑轨；在球管环圆弧滑轨上滑动连接球管环；在球管环的外圈设置第一内齿圈；在第一内齿圈上啮合第一中间齿轮；第一中间齿轮设置第一滚针轴承；在第一滚针轴承中穿入第一传动轴并同时穿入两侧第一耳孔；在第一中间齿轮的上方与第一主齿轮啮合；第一主齿轮与第一减速器通过第一平键进行平键连接；在第一减速器通过第一抱紧螺钉固定；在第一减速器的上方设置第一调节螺钉，进行位置调节；在第一减速器后方设置第一伺服电机；在平板圆弧环滑轨上滑动连接平板环；在平板环的外圈设置第二内齿圈；在第二内齿圈上啮合第二中间齿轮；第二中间齿轮设置第二滚针轴承；在第二滚针轴承中穿入第二传动轴并同时穿入两侧第二耳孔；在第二中间齿轮的上方与第二主齿轮啮合；第二主齿轮与第二减速器通过第二平键进行平键连接；在第二减速器通过第二抱紧螺钉固定；在第二减速器的上方设置第二调节螺钉，进行位置调节；在第二减速器后方设置第二伺服电机。

进一步，所述的X射线球管与探测器检测装置还包括前盖板、球管安装支架、球管连接板、球管抱箍、后盖板；在球管环上固定球管安装支架，在球管安装支架的顶端固定球管连接板；在球管连接板上设置球管抱箍；前盖板和后盖板分别设置在内环支架的两侧。

进一步，在所述的圆弧滑块上设置圆柱销；将圆弧滑块固定在第一内齿圈和第二内齿圈上；在直线滑块上设置挡条。

进一步，所述的与机器人连接的连接装置固定在机器人的第六轴上。

进一步，在U形架上设置炭纤维床板；在平板支架上设置动态平板探测器；X射线滤过器设置在X射线管上，X射线管设置在球管抱箍上。

本发明的技术效果在于，既可以通过U形架连接法兰位置安装在各种机器人的第六轴上，U形架上可以安装床面板，整体安装完成后可形成一体化床+CBCT装置。可由机器人来决定该设备的安装方式是悬吊还是落地式安装。使得该机构适应各种安装环境与机房。

本发明可以使定位病人达到半毫米的精度,并确保病人保持在一个位置完成整个治疗。因此实现精确放射治疗可以得到保证。

本发明主要由一个X射线球管环和一个探测器环共同组成了一个成像圈，并直接安装在病床上。各个单独组件可以独立移动,转动，以及横向移动。成像圈旋转240度扫描可以进行快速的三维锥形束CT(计算机断层)成像。CT图像与用于治疗方案设计的CT图像组进行对照,机器人会立即根据对照结果进行必要调整位置，从而让患者获得最高精确度的治疗。

本发明采用了一个X射线管和一个平板探测器，这种组装方式让它们可以独立移动，采集速度、视野和图像质量都达到前所未有的水平。

附图说明

图1是本发明的俯视图；

图2是本发明的左视图；

图3是本发明的主视图；

图4是本发明的I局部放大图；

图5是本发明A-A向的示意图；

图6是本发明B-B向的示意图；

图7是本发明C-C向的示意图；

图8是本发明D-D向的示意图；

图9是本发明E-E向的示意图；

图10是本发明F-F向的示意图；

图11是本发明G-G向的示意图；

图12是本发明的机器人安装示意图；

图13是本发明的待扫描位置示意图；

图14是本发明的左右运动过程的示意图；

图15是本发明的3D扫描过程的示意图；

图16是本发明的2D扫描过程的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合附图1、附图2、附图3所示，本实施例中公开了一种新型一体化锥束CT，包括U形机架1，X射线球管与探测器检测装置100，平板运行装置200；U形机架1上的上端部设置平板运行装置200；平板运行装置200设置在X射线球管与探测器检测装置100的内部；X射线球管与探测器检测装置100通过圆弧导轨10绕平板运行装置200运行；X射线球管与探测器检测装置100固定在沿U形机架1上端部左右移动的直线导轨4上；当平板运行装置200左右运动的过程中，X射线球管与探测器检测装置100进行0°-240°进行旋转,可以对人体的所有位置进行3D扫描，X射线球管与探测器检测装置100顺时针转动，以每秒6度的速度旋转扫描范围240度，每度1幅图像共计240幅图来实现3D重建配准。这样的设计改变了现有技术中采用正交90度分布安装的两套X射线发生器装置与探测器组成的机构，由于机构的安装位置需固定不变，致使机构实用范围小。该机构由于采用的是正交X射线摄片只能获取两幅图像，配准为2D形式，无法进行3D配准功能的技术缺陷。

为了进一步实现上述的技术效果，在本实施例中，结合附图4-附图11所示，U形机架1还包括下端部以及设置在上端部的轴向驱动X射线球管与探测器检测装置100的驱动装置；在下端部设置与机器人连接的连接装置；

结合附图6所示，驱动装置还包括限位柱3、挡板17、主带轮18、同步带19、小平键20、电机支架21、小减速器22、小伺服电机23；U形机架1的上端的两侧固定直线导轨4；在直线导轨4上设置圆弧滑块9；圆弧滑块9与X射线球管与探测器检测装置100固定；在U形机架1的纵向立柱101侧固定电机支架21；在U形机架1的纵向立柱101侧固定一限位柱3；在电机支架21上固定小减速器22；小减速器22上通过小平键20连接主带轮18；在主带轮18上设置同步带19；在主带轮18的前端设置挡板17；在小减速器22的后端连接并固定小伺服电机23；结合附图7所示，同步带19的另一侧连接设置在U形机架1前端的从动轮29；从动轮29固定在U形机架1的前端；在从动轮29内设置深沟球轴承27，深沟球轴承27内部固定从带轮轴28，从动轮29设置在带轮支架25上；带轮支架25的一侧设置张紧螺栓24；在带轮支架25的上方设置固定螺栓26；在同步带19的两侧分别设置同步带压板30和同步带连接板32；固定螺钉33穿过X射线球管与探测器检测装置100的支座102、同步带压板30和同步带连接板32，将同步带19夹紧并与X射线球管与探测器检测装置100固定。

结合附图8、附图9所示，在U形机架1的上端部的下方设置了旋转驱动X射线球管与探测器检测装置100的旋转驱动装置；旋转驱动装置包括第一内齿圈7、球管环8、内环11、平板环12、第一伺服电机31、第一减速器35、第一调节螺钉36、第一抱紧螺钉37、第一主齿轮38、第一平键39、第一中间齿轮40、第一滚针轴承41、第一传动轴42、第一挡圈43、第一开口销44、第二内齿圈71、第二伺服电机131、第二减速器135、第二调节螺钉136、第二抱紧螺钉137、第二主齿轮138、第二平键139、第二中间齿轮140、第二滚针轴承141、第二传动轴142、第二挡圈143、第二开口销144；内环11固定在U形机架1的圆弧滑块9上，在内环11的两侧分别设置球管环圆弧滑轨91和平板环圆弧滑轨92；在球管环圆弧滑轨91上滑动连接球管环8；在球管环8的外圈设置第一内齿圈7；在第一内齿圈7上啮合第一中间齿轮40；第一中间齿轮40设置第一滚针轴承41；在第一滚针轴承41中穿入第一传动轴42并同时穿入两侧第一耳孔421；在第一中间齿轮40的上方与第一主齿轮38啮合；第一主齿轮38与第一减速器35通过第一平键39进行平键连接；在第一减速器35通过第一抱紧螺钉37固定；在第一减速器35的上方设置第一调节螺钉36，进行位置调节；在第一减速器35后方设置第一伺服电机31；在平板圆弧环滑轨92上滑动连接平板环12；在平板环12的外圈设置第二内齿圈71；在第二内齿圈71上啮合第二中间齿轮140；第二中间齿轮140设置第二滚针轴承141；在第二滚针轴承141中穿入第二传动轴142并同时穿入两侧第二耳孔422；在第二中间齿轮140的上方与第二主齿轮138啮合；第二主齿轮138与第二减速器135通过第二平键139进行平键连接；在第二减速器135通过第二抱紧螺钉137固定；在第二减速器135的上方设置第二调节螺钉136，进行位置调节；在第二减速器135后方设置第二伺服电机131。上述结构通过设置内环11固定不运动的，球管环8与平板环12分别是通过圆弧滑块9与球管环圆弧滑轨91和平板环圆弧滑轨92固定在内环11两侧可以作0-360度旋转运动，在实际的应用过程中旋转0-240°即可。

上述的结构实现了左右轴向驱动X射线球管与探测器检测装置的驱动装置以及旋转驱动X射线球管与探测器检测装置100的旋转驱动装置的具体结构的实现。

结合附图4所示，为了进一步实现X射线球管与探测器检测装置的功能，所述的X射线球管与探测器检测装置100还包括前盖板13、球管安装支架14、球管连接板15、球管抱箍16、后盖板6；在球管环8上固定球管安装支架14，在球管安装支架14的顶端固定球管连接板15；在球管连接板15上设置球管抱箍16；前盖板13和后盖板6分别设置在内环支架110的两侧。

结合附图10、附图11所示，在圆弧滑块9上设置圆柱销；将圆弧滑块9固定在第一内齿圈7和第二内齿圈71上；在直线滑块47上设置挡条46。

结合附图12中本发明与机器人300连接的连接装置301固定在机器人300的第六轴上。

结合附图12-附图16所示，动态平板探测器50安装在平板支架2上，炭纤维床板51安装在U形架1上，X射线滤过器52安装在X射线管53上，X射线管53安装在球管抱箍16上；如附图12所示本发明整体灵活的安装在各机器人末端，适用于各种使用环境。

如附图13、附图14所示，本发明在未使用时旋转环部份停止在U形架1尾端处于待扫描位置处，当需要扫描时将旋转环部份从待扫描位置处可以运动扫描位置处之间的任何一个位置进行扫描。从而覆盖了人体的大多数的位置，可以实现多种疾病的诊断。

结合附图15所示，本发明装置在进行3D扫描过程中的示意图，当旋转环部份运动到待扫描位置后、将动态平板探测器50与X射线管53分别运动至扫描起点角度位置，当开始扫描时第一伺服电机31和第二伺服电机131驱动球管环8与平板环12带动动态平板探测器50与5X射线管3顺时针转动，以每秒6度的速度旋转扫描范围240度，每度1幅图像共计240幅图来实现3D重建配准。

当扫描完成后球管环8与平板环12如图-13所示回位并退回至待扫描位置点；

结合附图16所示，本发明装置不仅能够进行3D扫描，还可以进行2D扫描；当动态平板探测器50与X射线管53运动至水平扫描位置后采集1幅图像，当动态平板探测器50与X射线管运动53至垂直扫描位置后采集1幅图像，共计2幅图；来实现2D重建配准。

当完成扫描以后，当扫描完成后如图-13所示，球管环8与平板环12回位并退回至待扫描位置点。

作为本发明优选的实施例，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，也是本发明的保护范围。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种新型一体化锥束CT，其特征在于，包括U形机架，X射线球管与探测器检测装置，平板运行装置；所述的U形机架上的上端部设置平板运行装置；所述的平板运行装置设置在X射线球管与探测器检测装置的内部；所述的X射线球管与探测器检测装置通过圆弧导轨绕所述的平板运行装置运行；所述的X射线球管与探测器检测装置固定在沿所述的U形机架上端部左右移动的直线导轨上。

2.如权利要求1所述的一种新型一体化锥束CT，其特征在于，所述的U形机架还包括下端部以及设置在上端部的轴向驱动所述X射线球管与探测器检测装置的驱动装置；在下端部设置与机器人连接的连接装置；

3.如权利要求1所述的一种新型一体化锥束CT，其特征在于，在所述的U形机架的上端部的下方设置了旋转驱动所述X射线球管与探测器检测装置的旋转驱动装置；旋转驱动装置包括第一内齿圈、球管环、内环、平板环、第一伺服电机、第一减速器、第一调节螺钉、第一抱紧螺钉、第一主齿轮、第一平键、第一中间齿轮、第一滚针轴承、第一传动轴、第一挡圈、第一开口销、第二内齿圈、第二伺服电机、第二减速器、第二调节螺钉、第二抱紧螺钉、第二主齿轮、第二平键、第二中间齿轮、第二滚针轴承、第二传动轴、第二挡圈、第二开口销；内环固定在所述的U形机架的圆弧滑块上，在内环的两侧分别设置球管环圆弧滑轨和平板环圆弧滑轨；在球管环圆弧滑轨上滑动连接球管环；在球管环的外圈设置第一内齿圈；在第一内齿圈上啮合第一中间齿轮；第一中间齿轮设置第一滚针轴承；在第一滚针轴承中穿入第一传动轴并同时穿入两侧的第一耳孔；在第一中间齿轮的上方与第一主齿轮啮合；第一主齿轮与第一减速器通过第一平键进行平键连接；在第一减速器通过第一抱紧螺钉固定；在第一减速器的上方设置第一调节螺钉，进行位置调节；在第一减速器后方设置第一伺服电机；在平板圆弧环滑轨上滑动连接平板环；在平板环的外圈设置第二内齿圈；在第二内齿圈上啮合第二中间齿轮；第二中间齿轮设置第二滚针轴承；在第二滚针轴承中穿入第二传动轴并同时穿入两侧的第二耳孔；在第二中间齿轮的上方与第二主齿轮啮合；第二主齿轮与第二减速器通过第二平键进行平键连接；在第二减速器通过第二抱紧螺钉固定；在第二减速器的上方设置第二调节螺钉，进行位置调节；在第二减速器后方设置第二伺服电机。

4.如权利要求1所述的一种新型一体化锥束CT，其特征在于，所述的X射线球管与探测器检测装置还包括前盖板、球管安装支架、球管连接板、球管抱箍、后盖板；在球管环上固定球管安装支架，在球管安装支架的顶端固定球管连接板；在球管连接板上设置球管抱箍；前盖板和后盖板分别设置在内环支架的两侧。

5.如权利要求3所述的一种新型一体化锥束CT，其特征在于，在所述的圆弧滑块上设置圆柱销；将圆弧滑块固定在第一内齿圈和第二内齿圈上；在直线滑块上设置挡条。

6.如权利要求1所述的一种新型一体化锥束CT，其特征在于，所述的与机器人连接的连接装置固定在机器人的第六轴上。

7.如权利要求1所述的一种新型一体化锥束CT，其特征在于，在U形架上设置炭纤维床板；在平板支架上设置动态平板探测器；X射线滤过器设置在X射线管上，X射线管设置在球管抱箍上。