CN110121299A - 医学成像装置和操作医学成像装置的方法 - Google Patents

Abstract

医学成像装置包括设置在臂的第一端的x射线源以及设置在臂的与x射线源相对的第二端的x射线探测器。x射线源、x射线探测器和臂的一部分中的至少一个可相对于臂选择性地调整。

Description

医学成像装置和操作医学成像装置的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年11月4日提交的美国临时申请No.62/417,588的权益，该临时申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体涉及医学成像装置，更具体地涉及荧光透视成像装置的配置和操作。

背景技术

已知的荧光透视成像装置拍摄患者的骨骼和组织的x射线图像，并在监视器上显示x射线的光学图像。这种装置可用于医疗环境，例如手术室和诊所，以在外科手术过程中进行现场成像和分析。这样的装置可以包括便携式机柜，其具有可操作地彼此连接以用于操作荧光透视成像装置的电源、控制器、存储器、处理器、显示屏和/或用户界面。附接到机柜并从机柜延伸的C形臂通常是具有x射线源的C形臂和联接在C形臂的相对端的x射线探测器。虽然可以相对于机柜操纵C形臂，但是x射线源和x射线探测器通常相对于它们在C形臂上的位置是固定的。

通常在使用包括C形臂的x射线装置进行外科手术之前和/或在整个手术中的不同时间进行患者的成像。拍摄图像时，C形臂可以移动到患者或患者肢体周围的位置。当成像完成时，C形臂必须完全远离患者移动，以便医学专业人员可以接近患者以执行外科手术。在外科手术过程中或结束时，可能需要另一图像来验证骨骼设置和/或植入物，例如螺钉、板和/或杆。然后必须将C形臂移回患者周围的位置，以便可以捕获图像。在狭窄的手术室中移动C形臂可能很困难且很麻烦的。另外，将装置调整到用于成像的位置，将其移离患者以执行外科手术，然后将其带回到用于成像的位置是很耗时的并且不必要地延长患者的外科手术的长度。

关于这些和其他考虑因素，本发明可能是有用的。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在帮助确定所要求保护的主题的范围。

在一个方面，本发明包括医学成像装置，其包括设置在臂的第一端的x射线源和设置在臂的与x射线源相对的第二端的x射线探测器。x射线源、x射线探测器和臂的至少一部分中的至少一个可相对于臂选择性地调整。

在另一方面，本发明包括医学成像装置，其包括臂、可旋转地连接到臂的第一端的x射线源以及可旋转地连接到臂的第二端的x射线探测器。x射线源、x射线探测器和臂的一部分中的至少一个可相对于臂选择性地调整。

在另一方面，本发明包括医学成像装置，包括x射线源和x射线探测器，其中x射线源和x射线探测器彼此独立并且射线源和x射线探测器中的至少一个可选择性地调整。

在另一方面，本发明包括一种医学成像装置，包括底柜和联接到底柜的臂。臂包括x射线源和设置在臂的相对端的x射线探测器，并且x射线源、x射线探测器和臂的一部分可相对于臂选择性地调整。

在又一方面，本发明包括一种操作医学成像装置的方法，包括对准设置在臂的第一端的x射线源和设置在与臂的第一端相对的臂的第二端的x射线探测器，其中从x射线源发射的x射线可由x射线探测器通过臂的第一端和臂的第二端之间的空间接收；相对于臂调整x射线源和x射线探测器中的至少一个，其中x射线源和x射线探测器彼此不对准；进入臂的第一端和臂的第二端之间的空间；并重新对准x射线源和x射线探测器。

附图说明

作为示例，现在将参考附图描述所公开的装置的特定实施例，在附图中：

图1示出了现有医学成像装置的透视图；

图2A-2B示出了根据本发明的实施例的医学成像装置的臂的透视图；

图2C-2D示出了根据本发明另一实施例的医学成像装置的臂的透视图；

图2E-2G示出了根据本发明另一实施例的医学成像装置的臂的透视图；

图3A-3B示出了根据本发明另一实施例的医学成像装置的臂的透视图；

图3C-3D示出了根据本发明另一实施例的医学成像装置的臂的透视图；

图3E-3H示出了根据本发明另一实施例的医学成像装置的臂的透视图；

图4A-4B示出了根据本发明另一实施例的医学成像装置的臂的透视图；

图4C-4E示出了根据本发明另一实施例的医学成像装置的臂的透视图；

图5A-5B示出了根据本发明另一实施例的医学成像装置的臂的透视图；

图6A-6B示出了根据本发明另一实施例的医学成像装置的臂的透视图；

图7A-7B示出了根据本发明另一实施例的医学成像装置的臂的透视图；

图8A-8B示出了根据本发明另一实施例的医学成像装置的臂的透视图；

图9A-9C示出了根据本发明另一实施例的医学成像装置的独立x射线源和x射线探测器的透视图；

图10示出了操作根据本发明的实施例的医学成像装置的方法的流程图。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明的实施例，附图中示出了若干示例性实施例。然而，本公开的主题可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并且向本领域技术人员有意地传达主题的范围。在附图中，相同的附图标记始终表示相同的元素。

参考图1，示出了已知的医学成像装置100。成像装置100可以包括机柜105，其可以是便携式的，例如在轮子上。机柜105可以包括可操作地彼此连接以用于操作成像装置100的电源、控制器、存储器、处理器、显示屏和/或用户界面(未示出)。臂组件110可以经由铰接臂115连接到机柜。臂组件110可以包括“C”形臂120，其具有设置在“C”形弧的一端的x射线源125和设置在相对端的x射线探测器130。x射线源125和x射线探测器130之间的空间135足够大以容纳患者的至少一部分(例如手臂、手、腿、脚、躯干或它们的组合)用于成像。应当理解，在整个说明书中使用“患者”可以包括患者的肢体或肢体的一部分。而且，应该理解，如参考本发明的各种实施例所描述的“C”形臂不一定符合“C”形的确切形状，并且包括包含圆弧、椭圆形的一部分或导致x射线源定位成与x射线探测器相对(并且与x射线探测器相距一定距离)的其他弯曲部分或成角度部分的任何结构。虽然臂组件110可相对于机柜105和/或铰接臂115旋转，但臂组件110是固定的。例如，x射线源125相对于x射线探测器130关于臂120的位置是固定的。

臂组件110可相对于患者定位以进行扫描。当扫描完成时，整个臂组件110必须远离患者移动，因此医疗专业人员可以接近扫描的肢体。通常，臂组件110随后必须移回患者以进行额外的扫描。例如，医疗专业人员可以在手术之前对患者的肢体进行成像。然后，他们可以进行手术，例如，植入螺钉、板和/或杆。植入完成后，拍摄另一张图像以确保植入物的正确放置。如上所述，对于单个手术多次调整臂组件110很耗时，并且可能引入错误，因为相对于患者而言定位可能是不可重复的。这导致图像不完全相同。

现在参考图2A-2G，示出了根据本发明的臂组件的各种实施例。图2A示出了臂组件200，其包括联接在臂215的端部245处的x射线源205，以及联接在臂215的相对端245处的x射线探测器210。臂215可以包括例如大致“C”形的弯曲部分，使得x射线源205和x射线探测器210当设置在臂215的端部245处时沿着成像轴线220对准。

通过x射线源205和x射线210的对准，可以在x射线源205和x射线探测器210之间产生空间225。患者可以定位在空间225内，以便可以拍摄图像。然而，当x射线源205和x射线探测器210对准时，可以限制对空间225的接近。例如，患者可以定位在空间225中，但是在不移动患者、x射线源205和/或x射线探测器210中的至少一个的情况下不能进行外科手术。

为了使患者保持静止，臂215可以是可缩回的；例如，第一部分215a可以在第二部分215b内滑动。如图2B所示，第一部分215a位于第二部分215b内，示出了缩回臂215'。第一部分215a的尺寸可以小于第二部分215b。第二部分215b可以是大致中空的，以便容纳第一部分215a。在一个实施例中，第一部分215a可以沿第二部分215b滑动。例如，第一部分215a沿着臂215的外表面250重新定位。如图2C-2D所示，第一部分215a可沿第二部分215b滑动，使得x射线源205以与下面将详细描述的图2A-2B中类似的方式相对于x射线探测器210重新定位。

当相对于第二部分215b调整第一部分215a时，改变x射线源205相对于x射线探测器210的位置。这对于用于成像装置的现有臂组件是有利的，因为臂215的一端245可以保持静止而臂215的另一端245被重新定位。例如，患者可以相对于空间225中的x射线探测器210定位，以在外科手术之前进行成像。一旦成像完成，就可以通过将臂215的第一部分215a缩回到第二部分215b中来重新定位x射线源205。x射线探测器210相对于患者保持静止。在一个实施例中，x射线探测器210被重新定位，同时x射线源205相对于患者保持静止。无论x射线源205和x射线探测器中的一个或两个相对于彼此重新定位，它们都可以沿着成像轴线220彼此不对准以提供对空间225的接近。当x射线源205与x射线探测器210不对准时，医疗专业人员在空间225中更容易接近患者，例如，以进行外科手术。在完成该手术后，可以将臂215调整到原始位置，例如，第一部分215a伸出第二部分215b。

在一个实施例中，x射线源205或x射线探测器210中的一个可以附接到工作台230，如图2E-2G所示。在一个实施例中，x射线探测器210可附接到工作台230。当x射线探测器210附接到工作台230时，x射线探测器210可以形成工作台230的一部分。例如，切口235可以被构造为容纳x射线探测器210。突起240可从工作台230延伸，形成切口235，以附接并保持x射线探测器210。突起240可以在切口235中形成用于x射线源205和/或x射线探测器210的支架，以便与工作台230一起滑动到位。

在一些实施例中，患者可以定位在工作台230和x射线探测器210上。可以通过在突起240内滑动x射线探测器210来定位臂215。由此，将x射线源205相对于工作台230和x射线探测器210上的患者定位在空间225中。包括x射线探测器210作为如图2E-2G所示的工作台230的一部分有利于方便在手术室中轻松使用成像装置。例如，对于整个医疗手术，可以最小化患者移动，因为组合起来的工作台230和x射线探测器210能够对患者成像以及提供操作表面。从而通过消除在医疗手术期间不必要的患者移动来减少手术所需的时间。

在其他实施例中，x射线探测器210可以附接在工作台230的表面下方，例如，如图3E-3H和图4C-4E所示并描述如下。将x射线探测器210附接在工作台230的表面下方是有利的，因为在医疗手术期间基本上保护x射线探测器免受流体和/或血液的影响，否则需要清洁和消毒。工作台230可以由基本上射线可透的材料制成，使得x射线穿过x射线源205和x射线探测器210之间的工作台。x射线源205和/或x射线探测器210可以通过容易固定、调整和/或从工作台上移除的结合机构(包括但不限于滑动器、销、连接器、磁铁等)可移除地附接到工作台的任何部分。

现在参考图3A，示出了根据本发明另一实施例的臂组件300。对于图3A-3B中所示的实施例，x射线源305和x射线探测器310联接到臂315的相对端350。臂315可以包括第一部分315a、第二部分315b和第三部分315c。第一部分315a和第三部分315c可以彼此平行并且从第二部分315b垂直延伸。在一个实施例中，臂包括至少两个基本上成90°的角度，通常由第一部分315a、第二部分315b和第三部分315c形成“C”或“U”形状。x射线源305和x射线探测器310可以沿着成像轴线320对准。

在一个实施例中，部分315a、315b、315c中的至少一个是可缩回的。例如，第一部分315a的第一段315a'可以在第一部分315a的第二段315a"内缩回。如上面关于图2A和2B所述，x射线源305可以相对于x射线探测器310重新定位。如图3B所示，第一部分315a的第一段315a'缩回到第一部分315a的第二段315a"内，使得缩回臂315'包括与x射线探测器310不对准的x射线源305。

可以在x射线源305和x射线探测器310之间创建空间325。患者可以定位在空间325内，以便可以拍摄图像。然而，当x射线源305和x射线探测器310对准时，可以限制对空间325的接近。如上所述，可缩回部分315a、315b和/或315c允许x射线源305和/或x射线探测器310根据需要移动。

在一个实施例中，多个部分315a、315b、315c是可缩回的，使得患者可以保持静止。如图3C和3D所示，第一部分315a和第三部分315c都是可缩回的。例如，第一部分315a的第一段315a'可在第一部分315a的第二段315a"内缩回。第三部分315c的第一段315c'可在第三部分315c的第二段315c"内缩回。第一段315a'、315c'的尺寸可以小于第二段315a"、315c”的尺寸。第二段315a"、315c”可以是中空的，以便容纳第一段315a'、315c'。

当相对于第二段315a"调整第一段315a'时，可以改变x射线源305相对于x射线探测器310的位置。无论x射线源305和x射线探测器310中的一个或两个是否相对于彼此重新定位，它们都可以沿着成像轴线320彼此不对准以提供对空间325的接近。例如，患者可以相对于x射线探测器310定位在空间325中，以在外科手术之前进行成像。一旦成像完成，就可以通过将臂315的第一段315a'、315c'缩回到第二段315a"、315c"中来重新定位x射线源305。x射线探测器310相对于患者保持静止。在一个实施例中，x射线探测器310被重新定位，同时x射线源305相对于患者保持静止。这提供了医疗专业人员对在空间325中的患者的接近，例如，以进行外科手术。完成该手术后，可将臂315调整到原始位置，例如，第一段315a'、315c'伸出第二段315a"、315c"。

在一个实施例中，x射线源305或x射线探测器310中的一个可以如图3E-3H所示那样附接到工作台330。在一个实施例中，x射线探测器可附接到工作台330。x射线探测器310可以附接到工作台330的底表面335。例如，轨道340可以被构造为容纳x射线探测器310，使得x射线探测器310可附接并可保持到工作台330，如图3G和图3H所示。轨道340可以是从工作台330的底表面335延伸的突起，使得x射线探测器310的一部分345可以被构造为连接到轨道340。在一个实施例中，连接可以是榫舌和凹槽和/或T形狭槽和突起。例如，图3G示出了当x射线探测器从工作台330移除时x射线探测器310的一部分345。图3H示出了x射线探测器310的部分345被容纳在轨道340中，使得x射线探测器310被附接并保持在工作台330上。在一个实施例中，x射线探测器310或x射线源305可以是可附接的，以形成工作台表面的至少一部分，例如，如下所述的图2E-2G所示。

现在参考图4A和4B，示出了根据本发明的另一个实施例。图4A示出了臂组件400，其包括联接在臂415的端部450处的x射线源405，以及联接在臂415的相对端450处的x射线探测器410。臂415可以包括例如通常为“C”形的弯曲部分，使得x射线源405和x射线探测器410当设置在臂415的端部450处时沿着成像轴线420对准。

可以在x射线源405和x射线探测器410之间创建空间425。患者可以定位在空间425内，以便可以拍摄图像。当x射线源405和x射线探测器410对准时，可以限制对空间425的接近。例如，患者可以定位在空间425中，但是在不移动患者、x射线源405和/或x射线探测器410中的至少一个的情况下不能进行任何外科手术。

为了使患者保持静止，臂415可以包括铰链430，使得x射线源405和/或x射线探测器可根据需要移动。铰链430可以沿着臂415的弯曲部分设置，使得臂415包括第一部分415a和第二部分415b。在一个实施例中，铰链430可以设置在臂415的弯曲部分的中点处，使得第一部分415a等于第二部分415b。铰链430允许联接到第一部分415a的x射线源405相对于联接到第二部分415b的x射线探测器410铰接地旋转。在一个实施例中，联接到第二部分415b的x射线探测器410可以相对于联接到第一部分415a的x射线源405铰接地旋转。

在一个实施例中，铰链430可以沿着臂415设置在任何位置(例如端部450)，使得x射线源405和/或x射线探测器410铰接到臂415。例如，参见图4C-4E。设置在臂415的端部450处的铰链430允许x射线源405和/或x射线探测器410相对于臂415绕轴线435铰接地旋转。在一个实施例中，铰链430导致第一部分415a相对于第二部分415b打开，但是铰链可以以任何对准方式设置，以允许第一部分415a和第二部分415b中的一个相对于第一部分415a和第二部分415b中的另一个旋转，以便接近空间425。当铰链430围绕轴线435旋转第一部分415a时，旋转臂415'改变x射线源405相对于x射线探测器410的位置，使得旋转臂415'包括与x射线探测器410不对准的x-射线源405。无论x射线源405和x射线探测器410中的一个或两个是否相对于彼此重新定位，它们都可以沿着成像轴线420彼此不对准以提供对空间425的接近。

当相对于第二部分415b调整第一部分415a时，改变x射线源405相对于x射线探测器410的位置。这对于用于成像装置的现有臂组件是有利的，因为臂415的一端450可以保持静止而臂415的另一端450被重新定位。例如，患者可以相对于x射线探测器410定位在空间425中，以在外科手术之前进行成像。一旦成像完成，就可以通过围绕铰链430相对于第二部分415b旋转臂415的第一部分415a来重新定位x射线源405。x射线探测器410相对于患者保持静止。在一个实施例中，x射线探测器410被重新定位，同时x射线源405相对于患者保持静止。这提供了医疗专业人员对在空间425中的患者的接近，例如，以进行外科手术。在完成该手术后，可以将臂415调整到原始位置，例如，第一部分415a经由铰链430相对于第二部分415b向后旋转。

在一个实施例中，铰链430可以将x射线探测器410联接到臂415的端部450，而x射线源405固定地联接到臂415，如图4C-4E所示。还可以设想，在一个实施例中，x射线源405可以铰接到臂415，并且x射线探测器410固定地联接到臂415。x射线探测器410可以保持静止，而x射线源405和整个臂415相对于x射线探测器410旋转。

在一个实施例中，x射线探测器410可以附接到工作台460。例如，x射线探测器可以沿底表面440滑动。该工作台可以包括用于容纳和保持x射线探测器410的突起445，如上面参考图3E-3H所述。在一个实施例中，如图2E-2G所示并在以上详细描述那样，x射线探测器410可以形成工作台的一部分。x射线探测器410和x射线源405可以相对于在工作台460上的患者定位在空间425中。

现在参考图5A和5B，示出了根据本发明的另一个实施例。图5A示出了臂组件500，其包括联接在臂515的端部540处的x射线源505，以及联接在臂515的相对端540处的x射线探测器510。臂515可以包括例如大致“C”形的弯曲部分，使得x射线源505和x射线探测器510当设置在臂515的端部540处时沿着成像轴线520对准。

可以通过x射线源505和x射线探测器510的对准在x射线源505和x射线探测器510之间创建空间525。患者可以定位在空间525内，以便可以拍摄图像。然而，当x射线源505和x射线探测器510对准时，可以限制对空间525的接近。患者可以定位在空间525中，但是在不移动患者、x射线源505和/或x射线探测器510中的至少一个的情况下不能进行外科手术。

为了使患者保持静止，臂515可以包括枢轴点530，使得x射线源405和/或x射线探测器可根据需要移动。枢轴点530可以沿着臂515的弯曲部分设置，使得臂515被分成第一部分515a和第二部分515b。在一个实施例中，枢轴点530可以设置在臂515的弯曲部分的中点处，使得第一部分515a的长度与第二部分515b的长度相等。在一个实施例中，枢轴点530可以沿着臂515设置在任何位置。枢轴点530允许联接到第一部分515a的x射线源505相对于联接到第二部分515b的x射线探测器510可枢转地旋转。在一个实施例中，联接到第二部分515b的x射线探测器510可以相对于联接到第一部分515a的x射线源505可枢转地旋转。

枢轴点530可以是臂515的第一部分515a和第二部分515b的任何机械结合点，以相对于彼此可旋转。例如，第一部分515a或第二部分515b中的一个可以包括销钉或突起(未示出)以容纳在第一部分515a或第二部分515b中的另一个的小孔中。枢轴点530可以允许第一部分515a或第二部分515b中的一个沿箭头535指示的方向旋转，使得旋转臂515'包括与x射线探测器510不对准的x射线源505。例如，图5A中所示的大致“C”形状可以大致变成图5B所示的“S”形状。在一个实施例中，第一部分515a或第二部分515b中的一个可以沿箭头535所示的方向完全旋转360°。

当相对于第二部分515b调整第一部分515a时，改变x射线源505相对于x射线探测器510的位置。这对于用于成像装置的现有臂组件是有利的，因为臂515的一端540可以保持静止而臂515的另一端540被重新定位。例如，患者可以相对于x射线探测器510定位在空间525中，以在外科手术之前进行成像。一旦成像完成，就可以通过围绕枢轴点530相对于第二部分515b旋转臂515的第一部分515a来重新定位x射线源505。x射线探测器510可以相对于患者保持静止。在一个实施例中，重新定位x射线探测器510，同时x射线源505相对于患者保持静止。无论x射线源505和x射线探测器510中的一个或两个是否相对于彼此重新定位，它们都可以沿着成像轴线520彼此不对准以提供对空间525的接近。在完成该过程后，可以将臂515调整到原始位置，例如，第一部分515a相对于第二部分515b向后旋转。

现在参考图6A和6B，其示出了根据本发明的另一个实施例。图6A示出了臂组件600，其包括联接在臂615的端部635处的x射线源605，以及联接在臂615的相对端635处的x射线探测器610。臂615可以包括弯曲部分，例如，通常为“C”或“U”形状，使得x射线源605和x射线探测器610当被设置在臂615的端部时沿着成像轴线620对准。

可以通过x射线源605和x射线610的对准在x射线源605和x射线探测器610之间创建空间625。患者可以定位在空间625内，以便可以拍摄图像。然而，当x射线源605和x射线探测器610对准时，可以限制对空间625的接近。例如，患者可以定位在空间625中，但是在不移动患者、x射线源605和/或x射线探测器610中的至少一个的情况下不能进行外科手术。

为了使患者保持静止，臂615可以包括可伸缩部分630。如图6A所示，可伸缩部分630可以包括多个嵌套滑动件630a、630b、......、630n，其构造成在臂615的至少一部分内缩回。在一个实施例中，臂615可以包括位于臂615的端部635处的可伸缩部分630，从而将x射线源605和x射线探测器610中的一个连接到可伸缩部分630。嵌套滑动件630a、630b、......、630n的尺寸可以设计成当处于缩回状态时嵌套在彼此内，并且进一步缩回在臂615内。例如，臂615的至少一部分可以是中空的，以容纳嵌套滑动件630a、630b、......、630n。图6B示出了缩回的臂615'，使得嵌套滑动件630a、630b、......、630n不可见。当可伸缩部分630缩回时，缩回臂615'包括与x射线探测器610不对准的x射线源605。

如上所述，臂615可以包括弯曲部分。在一个实施例中，臂615可以包括弯曲部分615a和一个或多个直线部分615b。直线部分615b可以位于臂615的端部635处，使得可伸缩部分630可以从直线部分615b伸展。

在一个实施例中，当可伸缩部分630伸展时，x射线源605沿着成像轴线620与x射线探测器610对准。当可伸缩部分630缩回时，例如，滑动件嵌套在一起时，x射线源205相对于x射线探测器210的位置被改变，如图6B所示。例如，患者可以相对于x射线探测器610定位在空间625中，以在外科手术之前进行成像。一旦成像完成，就可以通过将可伸缩部分630缩回到臂615中来重新定位x射线源605。x射线探测器610相对于患者保持静止。在一个实施例中，重新定位x射线探测器610，同时x射线源605相对于患者保持静止。这提供了医疗专业人员对在空间625中的患者的接近，例如，以进行外科手术。在完成该手术后，可以将臂615调整到原始位置，例如，可伸缩部分630伸展，使得x射线源605和x射线探测器610沿着成像轴线620对准。

现在参考图7A和7B，其示出了根据本发明的另一个实施例。图7A示出了臂组件700，其包括联接在臂715的端部740、745处的x射线源705，以及联接在臂715的相对端740、745处的x射线探测器710。臂715可以是单件式圆柱形管。x射线源705可以经由从x射线源705延伸的连接端730可旋转地附接到臂715，而x射线探测器710可以经由从x射线探测器710延伸的连接端735可旋转地附接到臂715。在一个实施例中，x射线源705的连接端730可以可旋转地连接到臂715的第一端740，而连接端735可以可旋转地连接到与臂715的第一端740相对的第二端745。

在一个实施例中，连接端730、735可以垂直于臂715附接，并且彼此平行。例如，连接端730、735可分别包括小孔750、755，以容纳臂715。x射线源705和x射线探测器710可以沿着成像轴线720对准，使得臂组件700形成大致“C”或“U”形状。

可以通过x射线源705和x射线710的对准在x射线源705和x射线探测器710之间创建空间725。患者可以定位在空间725内，以便可以拍摄图像。当x射线源705和x射线探测器710对准时，可以限制对空间725的接近。例如，患者可以定位在空间725中，但是在不移动患者、x射线源705和/或x射线探测器710中的至少一个的情况下不能进行外科手术。

为了使患者保持静止，连接端730、735可以围绕臂715旋转，从而根据需要移动x射线源705和/或x射线探测器710。在一个实施例中，通过旋转连接端730、735，x射线源705可以沿着成像轴线720与x射线探测器710对准。可以通过使连接端730、735围绕臂715旋转来重新定位x射线源705或x射线探测器710中的一个。在一个实施例中，连接端730、735可以沿箭头760所示的方向旋转。例如，图7A中所示的大致“C”或“U”形状可以大致变成图7B中所示的“S”形状，以便旋转臂715'包括与x射线探测器710不对准的x射线源705。

患者可以相对于x射线探测器710定位在空间725中，以在外科手术之前进行成像。一旦成像完成，就可以通过使x射线源705经由连接端730围绕臂715旋转来重新定位x射线源705。x射线探测器710相对于患者和臂715保持静止。在一个实施例中，x射线探测器710被重新定位，同时x射线源705相对于患者保持静止。这提供了医疗专业人员对在空间725中的患者的接近，例如，以进行外科手术。在完成该手术后，可以将x射线源705调整回其原始位置，例如，连接端730围绕臂715旋转，使得x射线源705和x射线探测器710沿着成像轴线720对准。

在一个实施例中，连接端730、735可以固定地附接到臂715。臂715可以包括可相对于彼此旋转的第一部分715a和第二部分715b。当要移动x射线源705或x射线探测器710中的一个以便接近空间725时，臂715的第一部分715a可相对于臂715的第二部分715b旋转，使得x射线源705、连接端730和臂715的第一部分715a沿箭头760所示的方向旋转，同时x射线探测器710、连接端735和臂715的第二部分715b保持静止。在一个实施例中，第一部分715a或第二部分715b中的一个可以沿箭头760所示的方向相对于另一个以360°旋转。

现在参考图8A和8B，其示出了根据本发明的另一个实施例。图8A示出了臂组件800，其包括联接在臂815的端部835、840处的x射线源805，以及联接在臂815的相对端835、840处的x射线探测器810。臂815可以包括例如大致“C”形的弯曲部分，使得x射线源805和x射线探测器810当设置在臂815的端部835、840处时沿着成像轴线820对准。x射线源805可以设置在臂815的第一端835处，而x射线探测器可以设置在臂815的第二端840处。

可以通过x射线源805和x射线810的对准在x射线源805和x射线探测器810之间创建空间825。患者可以定位在空间825内，以便可以拍摄图像。然而，当x射线源805和x射线探测器810对准时，可以限制对空间825的接近。例如，患者可以定位在空间825中，但是在不移动患者、x射线源805和/或x射线探测器810中的至少一个的情况下不能进行外科手术。

为了使患者保持静止，x射线源805和/或x射线探测器810中的至少一个可以沿着臂815滑动。如图8B所示，x射线源805可沿臂815的弯曲部分调整。例如，x射线源805沿臂815的表面830重新定位。在一个实施例中，x射线源805和/或x射线探测器810可以沿着臂815的内表面滑动，尽管可以设想x射线源805和/或x射线探测器810沿着臂815的外表面滑动。

在一个实施例中，x射线源805和/或x射线探测器810可以成形为匹配臂815的弯曲部分。例如，x射线源805的一部分845可以包括弯曲部分。弯曲部分可以与臂815的弯曲部分基本相同。相对于x射线源805和/或x射线探测器810的定位，弯曲部分可以是凹的或凸的。例如，如图8A、8B所示，x射线源805的一部分845的弯曲部分是凸的，其设置在臂815的内表面上。也可以设想x射线源805和/或x射线探测器810设置在臂815的外表面上，使得x射线源805的一部分845的弯曲部分可以是凹的。

在一个实施例中，臂815可以具有轨道，并且x射线源805和/或x射线探测器810可以包括用于附接到臂815的轨道的装置。在一个实施例中，用于附接的装置可以包括但不限于突起、榫舌和凹槽结构以及用于可滑动附接的其他结合机构。还应该理解，x射线源805和/或x射线探测器810也可以附接到臂815的其他区域，包括但不限于从臂815的侧面850而不是臂815的表面830延伸的环绕式滑动机构。

当相对于臂815调整x射线源805时，改变x射线源805相对于x射线探测器810的位置。例如，患者可以相对于x射线探测器810定位在空间825中，以在外科手术之前进行成像。一旦成像完成，就可以通过沿着臂815的外表面830滑动x射线源805来重新定位x射线源805。x射线探测器810可以相对于患者保持静止。在一个实施例中，x射线探测器810被重新定位，同时x射线源805相对于患者保持静止。这提供了医疗专业人员对在空间825中的患者的接近，例如，以进行外科手术。在完成该手术后，可以将x射线源805调整到原始位置，例如，将x射线源805伸展到臂815的第一端835，使得x射线源805沿成像轴线820与x射线探测器810对准。

在参考图2A-8B描述的实施例中，臂可以由足够坚固而且轻的材料制成，以保持x射线源和x射线探测器的稳定性并使用户可以容易地定位臂。例如，臂可以由诸如铝之类的金属或金属合金或塑料或复合材料制成。

在参考图2A-8B描述的实施例中，可以在臂内设置将x射线源连接到x射线探测器的连接线缆(未示出)。臂的尺寸可以设计成使得当第一部分缩回到第二部分中时，第二部分中的中空区域可以容纳连接线缆的多余长度。在一个实施例中，连接线缆可以在臂的外部。替代地或附加地，线缆可以可移动以适应第一部分和/或第二部分的旋转。线缆可以是可移动的，以适应臂的移动以消除夹点并增强患者和用户的安全性。

还可以设想，对于参考图2A-8B描述的实施例，可能需要配重，以当处于重新定位状态时，随着缩回和/或旋转臂的重心移动，平衡相应臂。

现在参考图图9A-9C，其示出了组件900。在组件900中，x射线源905和x射线探测器910可以彼此独立，不用臂彼此连接。x射线源905和x射线探测器910中的一个可以联接到工作台915。类似于参考图3E-3H和4C-4E描述的实施例，x射线源905和x射线探测器910中的一个可以可滑动地附接到工作台915的底表面920。突起925可以从工作台915的底表面920延伸，并且可以构造成附接和保持x射线源905或x射线探测器910。

在一个实施例中，x射线源905和x射线探测器910可以沿成像轴线930对准，以对患者成像。在x射线源905和x射线探测器910之间形成的空间940中，患者可以定位在工作台915的顶表面935上。当成像完成时，可以将x射线源905重新定位在远离x射线探测器910的区域中。例如，x射线源905可以连接到天花板(未示出)上的线缆或吊杆，其可以根据需要升高和/或降低。在一个实施例中，x射线源905可以可移除地附接到手术室中的其他设施。x射线探测器910可以沿着工作台915的底表面920上的突起925滑动。

当重新定位x射线探测器905和x射线探测器910中的至少一个时，医疗专业人员可以接近空间940以对患者执行外科手术。因此，患者可以保持静止，同时重新定位x射线源905和/或x射线探测器910。当外科手术完成时，如果需要另一图像，则x射线源905和/或x射线探测器910可以被定位回其原始位置，例如x射线源905和x射线探测器910沿成像轴线930对准。

在参考图2A-9C描述的实施例中，成像装置还可以包括设置在机柜内的控制器，该控制器可操作地连接到臂、x射线源和/或x射线探测器以进行自动定位。臂可以直接附接到机柜，但是臂也可以可选地连接到中间组件。该控制器可以发送用于相对于彼此定位x射线源和x射线探测器的控制信号。例如，可以将x射线源自动地引导到预编程到控制器的存储器中的期望位置。将期望位置存储在控制器的存储器中还可以提供更大的可重复性并减少用于成像的使用时间。可选地，用户还可以经由可操作地连接到控制器的用户界面进入所需位置以引导成像装置部件(例如x射线源、x射线探测器、臂)。

用户界面可以是用于输入数据并且可操作地连接到控制器的装置，例如计算机、键盘、鼠标、触摸屏、平板电脑、移动电话等。在一些实施例中，用户界面可以包括麦克风和语音激活软件控制器，其被构造为接收用户的口头命令并根据需要定位成像装置。用户界面还可以包括可操作地连接到控制器的免提可操作开关，包括但不限于脚踏板或开关，使得用户可以以免提方式定位成像装置的部件。免提开关可以独立于装置，使得用户可以例如在外科手术期间接近开关。这些附加的定位机构是有利的，因为当用户的手被其他医疗设施占用并且不能通过传统的数据输入装置输入信息时，用户可能希望在医疗手术期间调整成像装置，从而在医疗程序中节省时间并提高效率。

在一个实施例中，当x射线源和x射线探测器彼此不对准时，例如，x射线源和x射线探测器未沿成像轴线对准时，可以禁止成像以确保用户和患者的安全，从而最大限度地减少潜在的辐射暴露。控制器可以检测x射线源和x射线探测器的对准并且禁用它们的操作，直到正确对准。由于手术室和其他医疗程序室的可用空间有限，并且通常多个人在该区域周围移动，因此自动禁用x射线源和x射线探测器可以防止意外地初始化操作。这也可以改善成像的质量和可重复性，因为成像仅在x射线源和x射线探测器正确对准时才会发生。

还应该理解，可以根据患者和/或用户的需要手动移动和定位x射线源、x射线探测器和/或臂。在一些实施例中，x射线源和/或x射线探测器可以包括突起或手柄255、355、455、555、655、765、855、955。手柄可以联接到x射线源和/或x射线探测器，以为用户提供手动重新定位的接触点。虽然手柄可以设置在x射线源和/或x射线探测器的一端，但是应该理解，手柄可以设置在任何一侧以便于接近用户。

该装置还可以包括用于验证x射线源和x射线探测器之间的对准和/或距离的传感器(例如射频ID(RFID)、全球定位系统(GPS)、光学激光器、红外线等)。除非x射线探测器沿其成像轴线对准以接收x射线用于成像，否则x射线源是不可操作的，以确保患者和用户的安全。另外，在诸如荧光透视之类的一些成像应用中，x射线源和x射线探测器之间的预定的源到图像接收器距离(SID)是成像装置可操作所需的。因此，x射线源和x射线探测器之间的空间在对准时是恒定不变的。

还可以设想，图2A-9C中描述的成像装置可以包括机械、机电和/或磁性锁定装置，用于将x射线源和/或x射线探测器锁定在相对于装置(例如臂、手术台)的所需位置上。锁定装置确保x射线源和x射线探测器在成像过程期间和/或在针对外科手术进行调整时保持不动，以确保患者和用户的安全。当手动定位成像装置时，用户可以接合和/或脱离锁定装置。可选地，当将x射线源、x射线探测器和臂中的一个定位到预定位置时，锁定装置可以自动接合。还应该理解，锁定装置可以在成像装置的自动运动期间例如通过控制器自动地接合和/或脱离。还可以提供停止开关或紧急关闭阀，以便用户可以停止装置的自动移动以确保患者和用户的安全。当用户可能正在执行医疗程序时，锁定装置和/或终止开关可能能够以免提方式(例如脚踏板、语音激活)远程接合和/或脱离接合。

现在参考图10，其示出了说明根据本发明的方法的流程图1000。在步骤1010，设置在臂的第一端的x射线源与设置在臂的与臂的第一端相对的第二端处的x射线探测器对准。x射线源发射x射线，该x射线可通过臂的第一端和臂的第二端之间的空间由x射线探测器接收。患者可以定位在臂的第一端和臂的第二端之间的空间中，使得x射线图像捕获期望的骨骼和组织图像。

在步骤1015，相对于臂调整x射线源和x射线探测器中的至少一个。调整x射线源和x射线探测器中的至少一个导致x射线源和x射线探测器彼此不对准。在步骤1020，接近臂的第一端和臂的第二端之间的空间。如上所述，可以对成像区域中的患者执行外科手术。当外科手术完成时，在步骤1025，可以将x射线源和x射线探测器彼此重新对准，从而可以拍摄另一幅图像。如上所述，完成外科手术之后的后续图像可以验证正确的骨骼布置和/或植入物的放置。

虽然本文描述的实施例涉及荧光透视成像装置，但是本发明涉及用于肢体成像的任何医学成像装置，其中成像源与成像接收器间隔开并面向成像接收器。这种布置的示例包括含有C形臂的x射线装置。例如，本发明还可以应用于任何x射线医学成像装置，例如2Dx射线技术、断层合成、计算机断层摄影和/或其组合。这种系统的示例包括美国专利No.7,123,684、7,577,282、7,831,296、8,175,219、8,565,374和8,787,522以及美国专利申请公开号2016/0256125，它们的公开内容通过引用并入本文。

所公开的装置的一些实施例可以例如使用可以存储指令或指令集的存储介质、计算机可读介质或制品来实现，所述指令或指令集如果被机器(即处理器或微控制器)执行则可以使机器执行根据本公开实施例的方法和/或操作。另外，服务器或数据库服务器可以包括被构造为存储机器可执行程序指令的机器可读介质。这样的机器可以包括例如任何合适的处理平台、计算平台、计算装置、处理装置、计算系统、处理系统、计算机、处理器等，并且可以使用硬件、软件、固件或其组合的任何合适的组合来实现并用于其系统、子系统、部件或子部件中。计算机可读介质或物品可以包括例如任何合适类型的存储器单元、存储器装置、存储器物品、存储器介质、存储装置、存储物品、存储介质和/或存储单元，例如存储器(包括非瞬时存储器)、可移动或不可移动介质、可擦除或不可擦除介质、可写或可重写介质、数字或模拟介质、硬盘、软盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、可刻录光盘(CD-R)、可重写光盘(CD-RW)、光盘、磁介质、磁光介质、可移动存储卡或磁盘，各种类型的数字多功能光盘(DVD)、磁带、盒式磁带等。指令可以包括任何合适类型的代码，例如源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码、加密代码等，其使用任何合适的高级、低级、面向对象、可视、编译和/或解释式编程语言能实现。

如这里所使用的，以单数形式叙述并且以单词“一”或“一个”前缀的元素或操作应该被理解为不排除多个元素或操作，除非明确地叙述了这种排除。此外，对本公开的“一个实施例”的引用不旨在被解释为排除也结合了所述特征的另外的实施例的存在。

本公开不限于本文描述的具体实施方案的范围。实际上，除了本文描述的那些之外，本公开的其他各种实施例和修改对于本领域普通技术人员而言从前面的描述和附图中将是显而易见的。因此，这些其他实施例和修改旨在落入本公开的范围内。此外，尽管本文已为特定目的在特定环境中的特定实现的上下文中描述了本公开，但是本领域普通技术人员将认识到，其有用性不限于此并且本公开可以是有益于为任何数量的目的在任何数量的环境中实现。因此，下面阐述的权利要求应当鉴于如本文所述的本公开的全部范围和精神进行解释。

Claims (33)

1.一种医学成像装置，包括：

x射线源，其设置在臂的第一端；以及

x射线探测器，其设置在臂的与x射线源相对的第二端，

其中所述x射线源、所述x射线探测器和所述臂的一部分中的至少一个能相对于所述臂选择性地调整。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述x射线源在第一位置上相对于所述x射线探测器对准，并且所述x射线源在第二位置上相对于所述x射线探测器不对准。

3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述臂包括弯曲部分。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的装置，其中所述臂包括至少两个角度，所述角度基本上为90°，使得所述臂具有第一部分、相对于所述第一部分正交布置的第二部分以及平行于所述第一部分的第三部分。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述第一部分基本上是水平的并且联接到所述x射线源和所述x射线探测器中的一个，并且所述第三部分基本上是水平的并且联接到所述x射线源和x射线探测器中的另一个；并且

其中第二部分基本上是竖直的，所述第二部分的端部联接到所述第一部分和所述第三部分。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述臂的第一端和所述臂的第二端中的至少一个是能缩回的，所述x射线源和所述x射线探测器中的所述至少一个联接到所述臂的可缩回端。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述臂的可缩回端能沿着所述臂的弯曲部分调整，使得所述x射线源和所述x射线探测器中的所述至少一个能沿着所述臂的弯曲部分调整。

8.根据权利要求6-7中任一项所述的装置，其中所述可缩回端构造成能缩回在所述臂的至少一部分内。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的装置，其中所述可缩回端是多个嵌套滑动件，所述嵌套滑动件构造成缩回在所述臂的至少一部分内。

10.根据权利要求6所述的装置，其中所述可缩回端构造成沿着所述臂的弯曲部分的外部滑动。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述臂包括沿着所述臂的弯曲部分设置的铰链，使得所述臂的至少一部分以及所述x射线源和所述x射线探测器中的所述至少一个能绕所述铰链相对于另一个旋转。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述x射线源和所述x射线探测器中的所述至少一个铰接到所述臂的所述第一端和所述第二端中的至少一个，使得所述x射线源和x射线探测器中的所述至少一个能相对于臂绕铰链旋转。

13.根据权利要求11所述的装置，其中所述铰链设置在所述臂的弯曲部分的中点处。

14.根据权利要求1所述的装置，其中所述臂包括沿着所述臂的弯曲部分设置的枢轴点，使得所述臂的至少一部分以及所述x射线源和所述x射线探测器中的所述至少一个能相对于另一个枢转。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述枢转点设置在所述臂的弯曲部分的中点处。

16.根据权利要求14-15中任一项所述的装置，其中所述x射线源在第一位置上相对于所述x射线探测器对准，并且所述x射线源在第二位置上枢转而相对于所述x射线探测器不对准。

17.根据权利要求1所述的装置，其中所述x射线源和所述x射线探测器中的所述至少一个可滑动地联接到所述臂，使得所述x射线源和所述x射线探测器中的所述至少一个能沿着臂的弯曲部分定位。

18.根据权利要求1所述的装置，其中所述x射线源和所述x射线探测器中的所述至少一个能附接到工作台。

19.根据权利要求18所述的装置，其中所述x射线源和所述x射线探测器中的所述至少一个形成所述工作台的表面的至少一部分。

20.根据权利要求18所述的装置，其中所述x射线源和所述x射线探测器中的所述至少一个被构造为附接在所述工作台的表面下方。

21.根据权利要求18-20中任一项所述的装置，其中所述x射线源和所述x射线探测器中的所述至少一个铰接到所述臂的所述第一端和/或所述第二端，使得所述x射线源和x射线探测器中的所述至少一个能相对于臂绕铰链旋转。

22.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述x射线源、所述x射线探测器和所述臂中的至少一个能经由可操作地连接到所述装置的控制器自动定位。

23.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述x射线源、所述x射线探测器和所述臂中的至少一个能手动定位。

24.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述x射线源、所述x射线探测器和所述臂中的至少一个能经由可操作地连接到所述装置的控制器通过语音激活命令定位。

25.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述x射线源、所述x射线探测器和所述臂中的至少一个能通过免提可操作开关定位。

26.根据权利要求25所述的装置，其中所述免提可操作开关是脚踏板，其可操作地连接到控制器以及所述x射线源、所述x射线探测器和所述臂中的至少一个。

27.一种医学成像装置，包括：

臂；

x射线源，其可旋转地连接到所述臂的第一端；以及

x射线探测器，可旋转地连接到所述臂的第二端，

其中所述x射线源、所述x射线探测器和所述臂的一部分中的至少一个能相对于所述臂选择性地调整。

28.根据权利要求27所述的装置，其中所述x射线源经由从所述x射线源延伸的连接端可旋转地连接到所述臂，并且所述x射线探测器经由从所述x射线探测器延伸的连接端可旋转地连接到所述臂。

29.一种医学成像装置，包括：

x射线源；以及

x射线探测器，

其中所述x射线源和所述x射线探测器彼此独立，所述x射线源和所述x射线探测器中的至少一个能选择性地调整。

30.根据权利要求29所述的装置，其中所述x射线源和所述x射线探测器中的一个能附接到工作台。

31.根据权利要求29-30中任一项所述的装置，其中所述x射线源和所述x射线探测器中的一个可滑动地附接到所述工作台。

32.一种医学成像装置，包括：

底柜；以及

连接到所述底柜的臂，所述臂包括设置在所述臂的相对两端的x射线源和x射线探测器，

其中所述x射线源、所述x射线探测器和所述臂的一部分能相对于所述臂选择性地调整。

33.一种操作医学成像装置的方法，包括：

对准设置在臂的第一端的x射线源和设置在臂的与臂的第一端相对的第二端的x射线探测器，其中从所述x射线源发射的x射线能通过在臂的第一端和臂的第二端之间的空间由x射线探测器接收；

相对于臂调整x射线源和x射线探测器中的至少一个，其中x射线源和x射线探测器彼此不对准；

接近在臂的第一端和臂的第二端之间的空间；以及

重新对准x射线源和x射线探测器。