CN109893156A - 直立式乳腺专用ct成像设备及其数据采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直立式乳腺CT成像设备及其数据采集方法，其中，所述直立式乳腺CT成像设备包括：底部基座，包括底部基座前基座和底部基座后基座；上部基座，位于底部基座后基座的上方，包括上部基座前支撑和上部基座后基座；上部基座前支撑的一面安装有旋转臂，另一面从下至上依次安装有第一同步传动轮、编码器读头基座、滑环装置以及乳房牵拉装置；上部基座后基座上安装有驱动电机和直角减速机以及第二同步传动轮；扫描孔支架，位于底部基座前基座上方。本发明提供的直立式乳腺CT成像设备，体积小，可以进行360度连续旋转，在实现对病灶的精确定位的同时，极大的降低了辐射剂量。

Description

直立式乳腺专用CT成像设备及其数据采集方法

技术领域

本发明涉及X光成像技术领域，特别涉及一种直立式乳腺专用CT成像设备及其数据采集方法。

背景技术

近年来乳腺癌的发病呈不断上升的趋势，然而对乳腺癌的早期诊断仍然是亟待解决的难题。研究表明，乳腺癌发病的早期特征主要体现在钙化点和组织损伤的出现，及时发现这些特征进行针对性的治疗，乳腺癌是可以得到根治的。

目前针对乳腺癌的早期筛查主要是通过钼靶X射线成像设备来实现的。这种设备只能采集有限个角度的二维图像，为了减少乳房内组织的信息重叠，得到更加清晰的图像，必须对乳房进行按压。但是，通过该设备对乳房的按压不仅造成病人的痛苦，而且得到的图像质量较低，不够清晰和准确。而其他设备如，乳房层析成像机、乳房超声、磁共振和传统CT设备等也均不能很好的解决图像分辨率和X射线放射剂量的问题。

俯卧式乳腺专用CT设备能够实现乳房的三维成像，避免了对乳房的按压，但是其占用空间大，设备结构复杂，极大的增加了医院的空间成本和辐射防护成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种直立式乳腺专用CT成像设备及其数据采集方法，以便解决上述问题的至少之一。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种直立式乳腺专用CT成像设备，包括：

底部基座，包括底部基座前基座和底部基座后基座；

上部基座，位于所述底部基座后基座的上方，包括上部基座前支撑和上部基座后基座；其中，所述上部基座前支撑的一面安装有旋转臂，另一面从下至上依次安装有第一同步传动轮、编码器读头基座、滑环装置以及乳房牵拉装置；所述上部基座后基座上安装有驱动电机和直角减速机以及第二同步传动轮；

扫描孔支架，位于所述底部基座前基座上方。

在一些实施例中，所述滑环装置包括滑环、滑环支架；所述滑环包括滑环定子和滑环转子；所述滑环支架固定于所述编码器读头基座上；所述滑环与所述旋转臂连接，用于驱动所述旋转臂进行连续的360度旋转。

在一些实施例中，所述旋转臂上安装有X射线源基座、平板探测器基座以及逆变器基座；所述X射线源基座、平板探测器基座、逆变器基座上分别安装有X射线源、平板探测器以及逆变器；所述X射线源基座用于将X射线源按预设角度倾斜放置。

在一些实施例中，所述底部基座前基座和底部基座后基座的两侧分别设有防侧倾支架；所述防侧倾支架包括防侧倾支架侧板、防侧倾支架筋以及防侧倾支架底板。

在一些实施例中，所述编码器读头基座包括编码器读头基座底座、编码器读头基座支撑柱以及编码器读头基座上基座。

在一些实施例中，所述乳房牵拉装置位于所述扫描孔支架的上方，贯穿于所述滑环装置，包括乳房牵拉装置支架、碳纤维推杆、滑动半圆以及乳房吸盘；所述滑动半圆固定于所述乳房吸盘上；所述碳纤维推杆用于推动所述滑动半圆及乳房吸盘。

在一些实施例中，所述扫描孔支架包括扫描孔、扫描孔支撑板、扫描孔支架筋以及扫描孔支架基座；所述扫描孔支架筋和扫描孔支架基座用于固定所述扫描孔支撑板。

在一些实施例中，所述上部基座前支撑上还安装有主轴和回转支撑轴承；所述乳房牵拉装置的碳纤维推杆贯穿于所述主轴和回转支撑轴承。

在一些实施例中，所述主轴上安装有所述第一同步传动轮；所述回转支撑轴承上安装有旋转臂适配器、滑环适配器以及所述旋转臂。

根据发明的另一个方面，还提供了一种如上所述的CT成像设备的数据采集方法，所述方法包括：

预先设定驱动电机的转速、旋转臂上平板探测器的采集帧率、X射线源的触发脉冲频率以及X射线源的管电压和管电流；

启动所述驱动电机；

所述驱动电机转速稳定后，启动所述X射线源；

启动图像采集；

采集完图像后，停止所述驱动电机和X射线源。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明提供的直立式乳腺专用CT成像设备及其数据采集方法具有以下有益效果：

1.本发明中，采用直立式安装各个装置，使得其体积与传统的钼靶X射线诊断设备体积相当，极大的减小了乳房三维成像设备的体积；

2.本发明中，通过滑环装置驱动旋转臂进行360度连续旋转，扩大了扫描范围，可以得到乳房高分辨率的三维图像，从而对病灶进行精准定位，为下一步病理活检穿刺提精确的图像引导；

3.本发明中，通过预设平板探测器采集帧率、X射线源触发脉冲频率以及X射线源管电压和管电流等数据，以及将X射线源按照预设角度放置，可以很好的控制X射线的放射剂量，极大地减少了患者接受的辐射剂量，有很好的应用前景；

4.本发明使用了直立式加滑环的设计，搭建了直立式的乳腺专用CT研究平台，拟开展相关的成像研究，加速该研究平台从科学研究到临床应用的转化，为乳腺癌的早期筛查做出贡献。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的直立式乳腺专用CT成像设备结构的前视图；

图2为本发明实施例提供的直立式乳腺专用CT成像设备结构的后视图；

图3为本发明实施例提供的扫描孔支架的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的防侧倾支架的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的旋转臂的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的X射线源基座的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的滑环装置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的乳房牵拉装置的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的编码器读头基座的结构示意图；

图10为主轴与回转支撑轴承的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的图1和图2所示的CT成像设备的数据采集方法的流程图。

上述附图中，附图标记含义具体如下：

11-底部基座前基座；

110-扫描孔支架；

111-扫描孔；112-扫描孔支撑板；

113-扫描孔支架筋；114-扫描孔支架基座；

12-底部基座后基座；

120-防侧倾支架

121-防侧倾支架侧板；122-防侧倾支架筋；123-防侧倾支架底板；

21-上部基座后基座；

210-驱动电机、211-直角减速机；212-第二同步传动轮；

22-上部基座前支撑；

221-旋转臂；

2210-X射线源基座；

22101-X射线源基座底部滑动板；

22102-X射线源基座上部滑动板；

22103-X射线源基座斜面支撑；

22104-X射线源基座斜面；

22105-X射线源出光孔；

22106-X射线源顶部盖板；

22107-X射线源顶部盖板适配器；

2211-平板探测器基座；2212-逆变器基座；2213-X射线源；

2214-平板探测器；2215-逆变器；

222-第二同步传动轮；

223-编码器读头基座；

2230-编码器读头基座底座；2231-编码器读头基座支撑柱；

2232-编码器读头基座上基座；

224-滑环装置；

2240-滑环；2241-滑环支架；2242-滑环定子；2243-滑环转子；

225-乳房牵拉装置；

2250-乳房牵拉装置支架；2251-碳纤维推杆；2252-滑动半圆；

2253-乳房吸盘。

226-主轴；

227-回转支撑轴承；

2271-回转支撑-旋转臂适配器；2272-旋转臂-滑环适配器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

本发明实施例提供的一种直立式乳腺CT成像设备及其数据采集方法，可以解决现有技术中存在的设备体积大、图像分辨率低而无法得到更精确的病灶定位，以及无法控制X射线的放射剂量使得患者接受过多辐射剂量的技术问题，可以实现在设备体积小、患者承受辐射少的基础上通过高质量的三维图像对病灶精确定位，为病理活检穿刺提供更精确的图像引导的技术效果。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例提供的一种直立式乳腺CT成像设备进行详细介绍，如图1和图2所示，该设备包括：

底部基座，包括底部基座前基座11和底部基座后基座12；

上部基座，包括上部基座前支撑22和上部基座后基座21；

其中，上部基座前支撑22的一面上安装有旋转臂221，另一面从下至上一次安装有第一同步传动轮222编码器读头基座223以及滑环装置224以及乳房牵拉装置225；上部基座后基座21上安装有驱动电机210和直角减速机211以及第二同步传动轮212。

优选地，第一同步传动222轮与第二同步传动轮212连接的同步带长度均为1104mm。

本实施例中，底部基座前基座11上安装有扫描孔支架110。如图3所示，该扫描孔支架110包括扫描孔111、扫描孔支撑板112、扫描孔支架筋113以及扫描孔支架基座114。

优选地，扫描孔111的直径为220mm。

底部基座前基座11和底部基座后基座12的两侧均有防侧倾支架120；图4示出了该防侧倾支架120的结构示意图，包括防侧倾支架侧板121、防侧倾支架筋122以及防侧倾支架底板123。通过防侧倾支架120固定底部基座，可以使CT成像设备平稳的放置于地面上，在旋转臂旋转时，设备不产生晃动。

如图5所示，本发明实施例提供的旋转臂221上安装有X射线源基座2210、平板探测器基座2211和逆变器基座2212；在X射线源基座2210、平板探测器基座2211和逆变器基座2212分别安装有X射线源2213、平板探测器2214以及逆变器2215。其中，平板探测器2214用于探测乳房进行图像采集，逆变器2215用于将电流传给X射线源，X射线源基座2210将X射线源221按预设角度倾斜放置。通过预设X射线源基座2210与X射线源221的角度、平板探测器2211的采集帧率以及X射线源221的触发脉冲频率、管电压和管电流可以很好的控制X射线的放射剂量，减少患者承受的辐射。

优选地，X射线源2213焦点与旋转中心的距离为462mm。

优选地，平板探测器2214与旋转中心的距离为100mm。

如图6所示，X射线源基座2210包括X射线源2213、X射线源基座底部滑动板22101、X射线源基座上部滑动板22102、X射线源基座斜面支撑22103、X射线源基座斜面22104、X射线源出光孔22105、X射线源顶部盖板22106以及X射线源顶部盖板适配器22107。

优选地，X射线源基座上部滑动板22102与旋转臂221的夹角为11.46度。

在本实施例中，滑环装置224的结构如图7所示，包括滑环2240和滑环支架2241；滑环2240包括滑环定子2242和滑环转子2243。滑环装置224与旋转臂221连接，用于驱动旋转臂221进行360度连续旋转，可以获得对乳房更大的扫描范围，从而得到高质量的乳房三维图像。

在本实施例中，如图8所示，乳房牵拉装置225包括乳房牵拉装置支架2250、碳纤维推杆2251、滑动半圆2252以及乳房吸盘2253。其中滑动半圆2252固定于乳房吸盘2253上，碳纤维推杆2251用来推拉乳房吸盘2253和滑动半圆2252。

乳房牵拉装置225和扫描孔支架110应该配合使用，病人将乳房放置在扫描孔111中，乳房牵拉装置225负责将乳房拉长，使乳房吸盘2253对准病人的乳头，紧紧贴合乳房后，启动真空电机，乳房吸盘2253产生吸力牢牢吸住乳房，然后按动乳房牵拉装置225的电动开关，调整碳纤维推杆2251的长度，使乳房能够尽量多的深入扫描孔111中。

如图9所示，本实施例中编码器读头基座223包括编码器读头基座底座2230、编码器读头基座支撑柱2231以及编码器读头基座上基座2232。

本实施例中，滑环支架2241安装于编码器读头基座223上。

如图10所示，本实施例中，上部基座前支撑22上还安装有主轴226和回转支撑轴227；主轴224上安装有第一同步传动轮222；回转支撑轴227上安装有旋转臂适配器2271和滑环适配器2272，以及旋转臂221。

乳房牵拉装置225贯穿于滑环装置224和回转支撑轴承227。

本发明实施例中提供的直立式乳腺CT成像设备，体积小，得到的图像质量高，辐射剂量小，能够实现对病灶的精准定位，为下一步病理活检穿刺提供更精确的图像引导。

作为本发明的一个方面，提供了一种直立式乳腺专用CT成像设备的数据采集方法，如图11所示，该方法包括如下步骤：

步骤S101，预先设定驱动电机转速、旋转臂上平板探测器采集帧率、X射线源触发脉冲频率以及X射线源管电压和管电流。

步骤S102，启动驱动电机。

步骤S103，驱动电机转速稳定后，启动X射线源，使其按照预设数据发着X射线。

步骤S104，启动图像采集。

步骤S105，采集完帧图像后，停止驱动电机和X射线源。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的直立式乳腺CT成像设备及其数据采集方法具有以下有益效果：

1.本发明中，采用直立式安装各个装置，使得其体积与传统的钼靶X射线诊断设备体积相当，极大的减小了乳房三维成像设备的体积；

2.本发明中，通过滑环装置驱动旋转臂进行360度连续旋转，扩大了扫描范围，可以得到乳房高分辨率的三维图像，从而对病灶的进行精准定位，为下一步病理活检穿刺提精确的图像引导；

3.本发明中，通过预设平板探测器采集帧率、X射线源触发脉冲频率以及X射线源管电压和管电流等数据，以及将X射线源按照预设角度放置，可以很好的控制X射线的放射剂量，极大地减少了患者接受的辐射剂量，有很好的应用前景；

4.本发明使用了直立式加滑环的设计，搭建了直立式的乳腺专用CT研究平台，拟开展相关的成像研究，加速该研究平台从科学研究到临床应用的转化，为乳腺癌的早期筛查做出贡献。

还需要说明的是，贯穿附图，在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直立式乳腺专用CT成像设备，其特征在于，包括：

底部基座，包括底部基座前基座和底部基座后基座；

上部基座，位于所述底部基座后基座的上方，包括上部基座前支撑和上部基座后基座；其中，所述上部基座前支撑的一面安装有旋转臂，另一面从下至上依次安装有第一同步传动轮、编码器读头基座、滑环装置以及乳房牵拉装置；所述上部基座后基座上安装有驱动电机和直角减速机以及第二同步传动轮；

扫描孔支架，位于所述底部基座前基座上方。

2.根据权利要求1所述的直立式乳腺专用CT成像设备，其特征在于，所述滑环装置包括滑环、滑环支架；所述滑环包括滑环定子和滑环转子；所述滑环支架固定于所述编码器读头基座上；所述滑环与所述旋转臂连接，用于驱动所述旋转臂进行连续的360度旋转。

3.根据权利要求1所述的直立式乳腺专用CT成像设备，其特征在于，所述旋转臂上安装有X射线源基座、平板探测器基座以及逆变器基座；所述X射线源基座、平板探测器基座、逆变器基座上分别安装有X射线源、平板探测器以及逆变器；所述X射线源基座用于将X射线源按预设角度倾斜放置。

4.根据权利要求1所述的直立式乳腺专用CT成像设备，其特征在于，所述底部基座前基座和底部基座后基座的两侧分别设有防侧倾支架；所述防侧倾支架包括防侧倾支架侧板、防侧倾支架筋以及防侧倾支架底板。

5.根据权利要求1所示的直立式乳腺专用CT成像设备，其特征在于，所述编码器读头基座包括编码器读头基座底座、编码器读头基座支撑柱以及编码器读头基座上基座。

6.根据权利要求1所述的直立式乳腺专用CT成像设备，其特征在于，所述乳房牵拉装置位于所述扫描孔支架的上方，贯穿于所述滑环装置，包括乳房牵拉装置支架、碳纤维推杆、滑动半圆以及乳房吸盘；所述滑动半圆固定于所述乳房吸盘上；所述碳纤维推杆用于推拉所述滑动半圆及乳房吸盘。

7.根据权利要求1所述的直立式乳腺专用CT成像设备，其特征在于，所述扫描孔支架包括扫描孔、扫描孔支撑板、扫描孔支架筋以及扫描孔支架基座；所述扫描孔支架筋和扫描孔支架基座用于固定所述扫描孔支撑板。

8.根据权利要求1所述的直立式乳腺专用CT成像设备，其特征在于，所述上部基座前支撑上还安装有主轴和回转支撑轴承；所述乳房牵拉装置的碳纤维推杆贯穿于所述主轴和回转支撑轴承。

9.根据权利要求8所述的直立式乳腺专用CT成像设备，其特征在于，所述主轴上安装有所述第一同步传动轮；所述回转支撑轴承上安装有旋转臂适配器、滑环适配器以及所述旋转臂。

10.一种如权利要求1至9所述的CT成像设备的数据采集方法，其特征在于，所述方法包括：

预先设定驱动电机的转速、旋转臂上平板探测器的采集帧率、X射线源的触发脉冲频率以及X射线源的管电压和管电流；

启动所述驱动电机；

所述驱动电机转速稳定后，启动所述X射线源；

启动图像采集；

采集完图像后，停止所述驱动电机和X射线源。