CN111528881B - 一种基于c型臂的扫描系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于C型臂的扫描系统，其包括机架、控制器、C型臂以及设于C型臂两端的射线发生器和探测器；C型臂连接在机架上；控制器用于控制机架运动以带动C型臂运动，在控制器的控制下，C型臂一端的射线发生器能够在进行圆周扫描运动的同时沿第一方向移动。

Description

一种基于C型臂的扫描系统
技术领域
本申请涉及医疗设备领域，特别涉及一种基于C型臂的扫描系统。
背景技术
C型臂是一种形状呈现C型的支架，其能够用于承载设备，例如在C型臂上分别安装射线发生器和探测器，以实现医学检查或治疗的目的。
射线发生器和射线探测器之间仅有一个束型扫描区域，而为了扩大扫描区域需要利用C型臂带动射线发生器和探测器转动。
发明内容
本申请实施例之一提供一种基于C型臂的扫描系统，其包括机架、控制器、C型臂以及设于所述C型臂两端的射线发生器和探测器；所述C型臂连接在所述机架上；所述控制器用于控制所述机架运动以带动所述C型臂运动，在所述控制器的控制下，所述C型臂一端的所述射线发生器能够在进行圆周扫描运动的同时沿第一方向移动。
在一些实施例中，在所述控制器的控制下，所述射线发生器能够沿螺旋轨迹扫描。
在一些实施例中，在所述控制器的控制下，所述射线发生器能够沿往复螺旋轨迹扫描；即所述射线发生器在沿所述第一方向移动的同时，沿顺时针方向和逆时针方向交替地作圆周运动。
在一些实施例中，所述第一方向与所述射线发生器作圆周运动时所形成的圆周面垂直。
在一些实施例中，所述第一方向与所述射线发生器作圆周运动时所形成的圆周面的垂线成第一夹角，所述第一夹角小于设定阈值。
在一些实施例中，所述第一方向为扫描床的延伸方向。
在一些实施例中，所述控制器用于控制所述射线发生器在扫描范围内进行圆周扫描运动的同时沿第一方向移动；所述扫描范围覆盖目标扫描范围。
在一些实施例中，所述机架包括基座和机械臂组件；所述C型臂可转动地设于所述机械臂组件远离所述基座的一端。
在一些实施例中，所述基座设置在地面上或天花板上。
在一些实施例中，所述扫描系统为数字减影血管造影系统。
附图说明
本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本申请一些实施例所示的基于C型臂的扫描系统的结构示意图；
图2是根据本申请一些实施例所示的射线发生器的运动轨迹示意图；
图3是根据本申请另一些实施例所示的射线发生器的运动轨迹示意图；
图中：100-基于C型臂的扫描系统；110-C型臂；111-射线探测器；112-射线发生器；120-基座；130-机械臂组件；131-第一机械臂；132-第二机械臂；150-第一夹角。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
相反，本申请涵盖任何由权利要求定义的在本申请的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本申请有更好的了解，在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。
图1是根据本申请一些实施例所示的基于C型臂的扫描系统的结构示意图；图2是根据本申请一些实施例所示的射线发生器的运动轨迹示意图；图3是根据本申请另一些实施例所示的射线发生器的运动轨迹示意图；以下将结合图1～图3对本申请实施例所涉及的基于C型臂的扫描系统进行详细说明。值得注意的是，以下实施例仅仅用以解释本申请，并不构成对本申请的限定。
在本申请的一些实施例中，如图1所示，基于C型臂110的扫描系统100包括机架、控制器、C型臂110以及设于C型臂110两端的射线探测器111和射线发生器112，C型臂110连接在机架上，控制器用于控制机架运动以带动C型臂110运动，可以理解的是，机架带动C型臂110的运动可以不仅仅包括转动或者移动，还可以包括复合型的运动。需要说明的时，射线发生器112可以理解为一种能够发射射线(X射线、γ射线或电子线等)的设备，射线探测器111可以理解为一种能够接收射线发生器112所发出的射线的设备，通过射线发生器112和射线探测器111的配合即可实现医学检查或治疗等操作。
在一些实施例中，控制器可以安装在C型臂110内或者机架中。在一些实施例中，上述控制器也可以为独立的装置，并与机架具有信号连接(如电连接、无线连接等)。需要说明的是，控制器可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。其中，硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分则可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域技术人员可以理解上述的方法和系统可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如硬盘、磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本申请的控制器不仅可以有诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体，或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用例如由各种类型的处理器所执行的软件实现，还可以由上述硬件电路和软件的结合(例如，固件)来实现。
在一些实施例中，控制器控制机架带动C型臂110进行圆周扫描，射线发生器112发射出射线并由射线探测器111接收形成的照射范围为一个锥形束，而利用锥形束扫描得到的投影图像进行重建时，投影数据的数据足量条件为：每一个与物体相交的平面包含至少一个锥形束的焦点位置(如射线发生器112的位置)。因此，在C型臂110仅进行圆周扫描的实施例中，扫描得到的数据并不满足数据足量条件。即使采用360度圆周扫描，也只有中间层可以满足数据足量条件，其他断层并不满足该条件。不满足数据足量条件的扫描由于数据严重缺失，导致重建后的图像质量非常差，无法满足临床医生诊断的需求。
为了提高重建后图像质量，并增加病人的扫描范围在本实施例中，控制器可以控制机架带动C型臂110以使C型臂110一端的射线发生器112能够在进行圆周扫描运动的同时沿第一方向移动。
在一些实施例中，控制器可以控制C型臂110沿如图2所示的运动轨迹运动。图2中的曲线为射线发生器112(或探测器)进行圆周运动的同时C型臂110带动射线发生器112在第一方向上移动所形成的运动轨迹，即射线发生器112能够沿螺旋轨迹扫描。射线发生器112和射线探测器111通过第一方向的直线运动加圆周运动叠加形成的螺旋轨迹可以扩大照射范围。通过螺旋扫描，射线发生器112的螺旋轨迹能够与任意一个穿过物体的平面相交，进而利用该方式扫描能够满足数据足量条件，相比传统扫描方式可以获得更高的图像质量。
在一些实施例中，在控制器的控制下，射线发生器112能够沿往复螺旋轨迹扫描；即射线发生器112在沿第一方向移动的同时，沿顺时针方向和逆时针方向交替地作圆周运动。在一些实施例中，可以有线缆连接在C型臂110和射线发生器112之间，线缆长度有限，C型臂110无法持续旋转，通过沿往复螺旋轨迹扫描的方式能够在扩大照射范围并且保证数据足量的条件下，避免由于C型臂110持续旋转导致的线缆缠绕等问题。仅作为示例，往复螺旋轨迹可以构造成射线发生器112沿第一方向移动过程中，首先沿顺时针旋转270度或其他角度(如180度、315度、360度等)，再沿逆时针旋转270度或其他角度(如180度、315度、360度等)以此循环直至完成扫描。需要说明的是，顺时针旋转的角度与逆时针旋转的角度可以相同或不同。例如，射线发生器112可以先沿顺时针旋转270度，然后再沿逆时针旋转大于270度(如360度、540度等)。此外，射线发生器112在沿第一方向运动过程中，还可以先沿逆时针旋转再沿顺时针旋转。
在一些实施例中，可以将控制器配置成控制射线发生器112在沿第一方向运动时，同时沿圆周方向旋转一定角度(如180度、270度、360度等)进行扫描，当旋转结束后，射线发生器112暂停沿第一方向的运动，并沿圆周方向进行回转，回转时可以不进行采集，回转角度可以与之前转动角度相同，也可以大于或小于之前旋转的角度。当射线发生器112完成回转时，控制器控制其继续沿第一方向和圆周方向运动同时进行数据采集，通过该方式同样能够避免线缆的缠绕。
在一些实施例中，第一方向与射线发生器112作圆周运动时所形成的圆周面垂直。射线发生器112作圆周运动时所形成的圆周面可以理解为：射线发生器112仅作圆周运动而不沿第一方向移动时所形成的圆周面。第一方向与前述圆周面垂直可以使得扫描更加方便、扫描空间更大并且后期图像重建难度更低。
在一些实施例中，第一方向与射线发生器112作圆周运动时所形成的圆周面的垂线成第一夹角150，第一夹角150小于设定阈值。射线发生器112扫描轨迹如图3所示，在一些实施例中，为了避免各设备之间发生运动干涉(如C型臂110与扫描床发生干涉或探测器与扫描床发生干涉等)，第一夹角150的设定阈值可以为扫描过程中各设备之间不会发生干涉的最大角度。例如，设定阈值可以为15度、30度、45度、50度等。通过控制第一方向与射线发生器112作圆周运动时所形成的圆周面的垂线成第一夹角150，可以使得该基于C型臂110的扫描系统100能够适应不同区域病灶的扫描。
在一些实施例中，利用该C型臂110进行医学检查或治疗操作时，通常配合扫描床进行使用，扫描床可以用于被检查或被治疗者平躺或呈一定角度躺下以便于利用射线检查或治疗。此时C型臂110沿第一方向移动可以理解成是C型臂110沿扫描床的延伸方向进行移动。即第一方向为扫描床的延伸方向。在一些实施例中，由于设备本身或在调节过程中可能存在一定的误差，第一方向可能与扫描床的延伸方向不完全一致。在一些实施例中，当第一方向与扫描床扫描床的延伸方向所成夹角小于一定阈值(如5度、10度等)时，该第一方向依旧可以视为扫描床的延伸方向。
在一些实施例中，控制器用于控制射线发生器112在扫描范围内进行圆周扫描运动的同时沿第一方向移动，扫描范围覆盖目标扫描范围。在一些实施例中，射线发生器112位于非扫描范围时，可以通过控制器控制射线发生器112快速移动到扫描范围(如扫描范围开始区域)，然后控制射线发生器112在扫描范围内进行圆周扫描运动的同时沿第一方向移动。扫描范围可以理解成射线发生器112和射线探测器111进行数据采集的空间，目标扫描范围可以理解成被扫描对象的病灶区。通过扫描范围覆盖目标扫描范围，可以使得被扫描对象的病灶区获得有效的数据采集。通过控制射线发生器112在非扫描范围快速移动，可以有效提升扫描效率。
再次参考图1，在一些实施例中，机架包括基座120和机械臂组件130；C型臂110可转动地设于机械臂组件130远离基座120的一端。基座120的位置保持固定，C型臂110在第一方向上的运动由机械臂组件130实现。优选的，机械臂组件130包括第一机械臂131和第二机械臂132，第一机械臂131一端与基座120可转动连接，C型臂110可转动的设置在第二机械臂132远离第一机械臂131的一端，控制器通过控制第一机械臂131和第二机械臂132协同运动实现C型臂110在第一方向上的移动。通过机械臂组件130带动C型臂110运动，其运动精确且稳定，适合医疗设备，并且自动化程度高。在一些替代性实施例中，机械臂组件130还可以包括第三机械臂，第一机械臂131、第二机械臂132和第三机械臂依次连接，将C型臂110设于第三机械臂一端，利用第一机械臂131、第二机械臂132和第三机械臂协同运动可以实现预期的运动方式。此外，机械臂组件130的驱动方式可以包括但不限于液压驱动、气压驱动、直流电机驱动、交流电机驱动、步进电机驱动或超声波电机驱动等中的一种或多种。
在一些实施例中，基座120可以设置在地面上或天花板上。基座120的设置方式可以根据实际需要进行设计，在图1所示的实施例中，基座120设于地面。此外，在一些实施例中，基座120还可以带动机械臂组件130在水平方向转动，以进一步扩大扫描系统的工作区域。
在一些实施例中，上述扫描系统可以为数字减影血管造影(DSA)设备。数字减影血管造影设备是一种将常规血管造影术和电子计算机图像处理技术相结合的血管检查设备，可以使得血管及其病变显示更为清楚，具有较高的应用价值。配合本实施例中信息采集完备、重建后图像质量好的扫描系统，能够大大降低检测成本，一定程度上降低后续手术中的困难。在一些替代性实施例中，上述扫描系统也可以应用于其他扫描设备，例如周边介入型C形臂、C臂X光机等。
本申请所披露的基于C型臂110的扫描系统100带来的有益效果包括但不仅限于：(1)通过圆周运动加第一方向移动使得在扫描过程中信息采集完备；(2)信息采集完备使得图像重建效果好，大大减少了伪影的产生；(3)在控制C型臂110进行扫描时，不会出现线缆缠绕的问题；(4)对不同位置的病灶适应性强；(5)采用机械臂组件130进行驱动，运动精确且稳定，自动化程度高。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于C型臂的扫描系统，其特征在于：包括机架、控制器、C型臂以及设于所述C型臂两端的射线发生器和射线探测器；
所述C型臂连接在所述机架上；
所述控制器用于控制所述机架运动以带动所述C型臂运动，在所述控制器的控制下，所述C型臂一端的所述射线发生器能够在进行圆周扫描运动的同时沿第一方向移动；
其中，所述第一方向与所述射线发生器作圆周运动时所形成的圆周面的垂线成第一夹角，所述第一夹角小于设定阈值，所述设定阈值为扫描过程中各设备之间不会发生干涉的最大角度。
2.如权利要求1所述的基于C型臂的扫描系统，其特征在于：在所述控制器的控制下，所述射线发生器能够沿螺旋轨迹扫描。
3.如权利要求1所述的基于C型臂的扫描系统，其特征在于：在所述控制器的控制下，所述射线发生器能够沿往复螺旋轨迹扫描；即所述射线发生器在沿所述第一方向移动的同时，沿顺时针方向和逆时针方向交替地作圆周运动。
4.如权利要求1所述的基于C型臂的扫描系统，其特征在于：所述第一方向与所述射线发生器作圆周运动时所形成的圆周面垂直。
5.如权利要求1所述的基于C型臂的扫描系统，其特征在于：所述第一方向为扫描床的延伸方向。
6.如权利要求1所述的基于C型臂的扫描系统，其特征在于：所述控制器用于控制所述射线发生器在扫描范围内进行圆周扫描运动的同时沿第一方向移动；所述扫描范围覆盖目标扫描范围。
7.如权利要求1所述的基于C型臂的扫描系统，其特征在于：所述机架包括基座和机械臂组件；所述C型臂可转动地设于所述机械臂组件远离所述基座的一端。
8.如权利要求7所述的基于C型臂的扫描系统，其特征在于：所述基座设置在地面上或天花板上。
9.如权利要求1~8任一项所述的基于C型臂的扫描系统，其特征在于：所述扫描系统为数字减影血管造影系统。
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