CN113143304B - 一种具备3d成像功能的dr装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具备3D成像功能的DR装置，涉及医用X射线DR设备领域。本发明的DR装置由X射线球管及其悬吊装置、平板探测器及其支撑立柱和患者支撑平台组成；患者支撑平台通过旋转机构带动位平台上的患者绕平台轴线进行旋转；患者支撑平台通过环绕式旋转机构绕支撑立柱进行旋转，患者支撑平台配备有用于固定患者的受检部位的患者托架、扶手。本发明可以将普通DR直接升级为具备3D成像功能的3D DR,不仅解决了普通DR无法提供3D影像的临床缺点以及普放DR漏诊率高的现状，拓展了临床应用，还具有升级改造成本低，安装布置方便、控制简单的优势。

Description

一种具备3D成像功能的DR装置
技术领域
本发明属于医用X射线DR设备领域，特别是涉及一种具备3D成像功能的DR装置。
背景技术
数字X线摄影系统(DR)是用于身体检查的医学设备，采用平板探测器，使放射检查影像直接数字化，只需几秒钟时间即可完成一次检查，可缩短病人检查和候诊时间，降低X线曝射剂量，提高影像清晰度，提高疾病的检出率和诊断的准确性。目前常见的DR设备仅具备平面摄影功能，不能提供检查部位3D影像，2D影像叠加了检查部位不同断面的结构信息，难以精确确定病灶的空间参数，大大限制了DR设备的临床应用。目前市场上进口设备的采用双悬吊模式实现动态采集图像，成本高、控制复杂等。
发明内容
本发明提供了一种具备3D成像功能的DR装置，解决了以上问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的一种具备3D成像功能的DR装置，DR装置由X射线球管及其悬吊装置、平板探测器及其支撑立柱和患者支撑平台组成。
进一步地，所述患者支撑平台通过旋转机构带动位平台上的患者绕平台轴线进行旋转。
进一步地，所述患者支撑平台通过环绕式旋转机构绕支撑立柱进行旋转，设备进行2D成像时，患者支撑平台可正时针方向或逆时针方向旋转180度，患者站立于地面上进行2D成像。
进一步地，进行3D成像时，所述患者支撑平台位于X射线球管和平板探测器之间，患者位于支撑平台上，支撑平台在控制系统的控制下带着患者缓慢旋转，控制系统按预定角度间隔控制球管曝光并记录平板探测器采集到的数据。
进一步地，所述患者支撑平台配备有用于固定患者的受检部位的患者托架、扶手。
进一步地，所述患者托架和扶手均由对X射线具有较低的吸收系数且低密度材质制成，包括碳纤维。
进一步地，所述平板探测器和所述X射线球管分别相对于支撑立柱和悬吊装置滑动连接，扫描时，平板探测器和球管相对于地面的高度可调节。
本发明相对于现有技术包括有以下有益效果：
1、本发明解决了普放DR漏诊率高的现状，常规DR设备仅有某一角度的2D影像、密度信息差，据相关统计，由于摆位和组织重叠等因素，2D影像的误诊漏诊率高达20％以上，而3D DR能获得更丰富的诊断信息，包括多角度拍摄三维重建影像和任意角度任意切面以及高敏感的密度信息等；
2、解决了目前CT无法获得立位(负重位)的3D影像，常规螺旋CT的卧位(非负重位)影像，无法反映患者在负重位状态下的关节病变信息，而对于临床诊断，尤其是骨科，负重位的影像具有非常高的临床价值。患者在负重位状态下肌肉状态、关节间隙及骨骼力线等都与患者平躺时是明显不同的；因此3D DR在术前精准规划与术后精准评估方面有其非常重要的临床价值；
3、D DR技术是应用于DR设备的真三维技术，在不改变目前DR设备原有形态及操作流程前提下，不仅能丰富普放DR诊断信息，提升诊断精准度，同时很好地弥补了目前CT无法获得负重位3D重建影像的功能缺失；
4、本发明配置了患者支撑平台，平台具备旋转功能，进行2D成像时，患者支撑平台不旋转或者可以转移到平板立柱的侧面或后方；进行3D成像时，患者支撑平台位于球管和平板探测器之间靠近平板侧，患者处于支撑平台上，成像过程中患者随支撑平台缓慢转动采集不同角度下的2D投影数据，然后在计算机中生成受检部位的3D图像；通过在普通DR的基础上增加了带旋转功能的患者支撑平台，可以将普通DR直接升级为具备3D成像功能的3DDR,不仅解决了普通DR无法提供3D影像的临床缺点，拓展了临床应用，还具有升级改造成本低，安装布置方便、控制简单的优势。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明的一种具备3D成像功能的DR装置的结构侧视图；
图2为图1的结构俯视图；
图3为图1中立柱与转台部分的结构示意图；
图4为图3中A-A剖面视图；
图5为图3中B-B剖面视图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-探测器支架，2-支撑立柱，3-X射线球管，3a、3b-悬吊装置，4-底座圆，5-旋转机构，6-患者托架，7-模体，8-扶手，9-控制开关，10-耐磨条，11-第一电机，12-减速器，13-主齿轮，14-减速器连接板，15-减速器支座，16-摆臂法兰，17-大齿轮，18-固定法兰，19-轴承，20-摆臂，21-罩壳，22-滚轮，23-轴承，24-滚轮支架，25-支座，26-固定支架，27-旋转盘，28-旋转轴，29-圆锥轴承，30-法兰，31-平面轴承，32-圆螺母，33-调节螺钉，34-减速器连接板，35-减速器，36-第二电机，37-主带轮，38-带轮轴，39-同步带，40-大带轮。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“地面”、“上”、“底部”、“上表面”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-5所示，本发明的一种具备3D成像功能的DR装置，DR装置由X射线球管3及其悬吊装置3a、3b、平板探测器1及其支撑立柱2和患者支撑平台5组成。
其中，患者支撑平台5通过旋转机构带动位平台上的患者绕平台轴线5d进行旋转。
其中，患者支撑平台5通过环绕式旋转机构绕支撑立柱2进行旋转，设备进行2D成像时，患者支撑平台可正时针方向或逆时针方向旋转180度，患者站立于地面上进行2D成像。
其中，进行3D成像时，患者支撑平台5位于X射线球管3和平板探测器1之间，患者位于支撑平台上，支撑平台在控制系统的控制下带着患者缓慢旋转，控制系统按预定角度间隔控制球管3曝光并记录平板探测器1采集到的数据。
其中，患者支撑平台5配备有用于固定患者的受检部位的患者托架6、扶手8。
其中，患者托架6和扶手8均由对X射线具有较低的吸收系数且低密度材质制成，包括碳纤维。
其中，平板探测器1和所述X射线球管3分别相对于支撑立柱2和悬吊装置3a滑动连接，扫描时，平板探测器和球管相对于地面的高度可调节。
如图1所示，其中各部件名称如下：探测器支架1、支撑立柱2、X射线球管3、悬吊装置3a具体为X射线球管悬臂、悬吊装置3b具体为天轨、底座圆盘4、旋转机构5、托架6、模体7、扶手8、控制开关9；
如图3所示，其中，附图标记10对应的部件名称为耐磨条；
如图4所示，其中各部件名称如下：第一电机11、减速器12、主齿轮13、减速器连接板14、减速器支座15、摆臂法兰16、大齿轮17、固定法兰18、轴承19、摆臂20、罩壳21、滚轮22、轴承23、滚轮支架24、支座25、固定支架26、旋转盘27、旋转轴28、圆锥轴承29、法兰30、平面轴承31、圆螺母32、调节螺钉33、减速器连接板34、减速器35、第二电机36、主带轮37、带轮轴38、同步带39、大带轮40；
如图1所示，探测器支架1固定在支撑立柱2上，实现上下运动，旋转机构5固定在支撑立柱2底部。在旋转机构5平台上安装有托架6、扶手8等。在支撑立柱2上安装有控制开关9。底座圆盘4固定在支撑立柱2底部起支撑作用。
如图3所示，耐磨条10固定在底座圆盘4上。
如图4所示，第一电机11固定在减速器12的输入端，在减速器12的输出端上安装有主齿轮13，整体与减速器支座15固定，减速器支座15固定在支撑立柱2上；固定法兰18安装与支撑立柱2底部固定，在固定法兰18安装有轴承19，轴承19外圈上安装有摆臂法兰16，在摆臂法兰16上部固定有大齿轮17，在摆臂法兰16上固定有摆臂20；在摆臂20的前端均布四个角上固定有滚轮22，滚轮22通过轴承23安装在滚轮支架24上，滚轮支架24固定在支座25上并可以实现上下调节使滚轮22与耐磨条10接触。
如图3所示，固定支架26安装在摆臂20上。
如图4所示，在固定支架26中间安装有法兰30，在法兰30内安装圆锥轴承29、平面上安装有平面轴承31，在圆锥轴承29内部安装旋转轴28、通过圆螺母32并紧。旋转盘27固定在旋转轴28上平面。
如图5所示，第二电机36固定在减速器35输入端，在减速器35的输出端上安装有主带轮37，整体与减速器连接板34固定，减速器连接板34固定在固定支架26上。固定支架在26上安装有调节螺钉33；大带轮40固定在旋转轴28上；在主带轮37与大带轮40之间安装有同步带39；通过调整调节螺钉33来调整同步带39的张紧力。
如图4所示，通过控制第一电机11的运动来驱动主齿轮13旋转并带动大齿轮17旋转，使摆臂20做旋转运动；在摆臂20的前端安装的滚轮22做支撑，使该机构不产生下垂变形使机构无法正常运动。
如图3/图4所示，在底座圆盘4对应滚轮22的位置上安装耐磨条10，滚轮22由高强度、耐磨、低噪音的材料制成，耐磨条10为特殊耐磨金属材料制成，使机械运动过程中运动灵活平稳等。
如图5所示，通过控制第二电机36的运动来驱动大带轮40旋转，并带动了旋转盘27旋旋转；主带轮37与大带轮40之间是使用同步带39来连接，该机构第二电机36采用高精度的伺服电机、并配有高精度的编码器，配合同步带实现高精度、低噪音运动。
如图2所示，旋转机构5可绕支撑立柱2正负180度旋转，可根据设备在机房内的安装实际情况设置旋转机构5的旋转方向及停机位置。在支撑立柱2的两侧安装有控制开关9，方便左右两侧控制。
如图1所示.在旋转机构5上可以扩展各种托架等，方便人员各种姿态的摆位等。托架的材料由不影响X射线穿透的材料制成。
有益效果：
1、本发明解决了普放DR漏诊率高的现状，常规DR设备仅有某一角度的2D影像、密度信息差，据相关统计，由于摆位和组织重叠等因素，2D影像的误诊漏诊率高达20％以上，而3D DR能获得更丰富的诊断信息，包括多角度拍摄三维重建影像和任意角度任意切面以及高敏感的密度信息等；
2、解决了目前CT无法获得立位(负重位)的3D影像，常规螺旋CT的卧位(非负重位)影像，无法反映患者在负重位状态下的关节病变信息，而对于临床诊断，尤其是骨科，负重位的影像具有非常高的临床价值。患者在负重位状态下肌肉状态、关节间隙及骨骼力线等都与患者平躺时是明显不同的；因此3D DR在术前精准规划与术后精准评估方面有其非常重要的临床价值；
3、D DR技术是应用于DR设备的真三维技术，在不改变目前DR设备原有形态及操作流程前提下，不仅能丰富普放DR诊断信息，提升诊断精准度，同时很好地弥补了目前CT无法获得负重位3D重建影像的功能缺失；
4、本发明配置了患者支撑平台，平台具备旋转功能，进行2D成像时，患者支撑平台不旋转或者可以转移到平板立柱的侧面或后方；进行3D成像时，患者支撑平台位于球管和平板探测器之间靠近平板侧，患者处于支撑平台上，成像过程中患者随支撑平台缓慢转动采集不同角度下的2D投影数据，然后在计算机中生成受检部位的3D图像；通过在普通DR的基础上增加了带旋转功能的患者支撑平台，可以将普通DR直接升级为具备3D成像功能的3DDR,不仅解决了普通DR无法提供3D影像的临床缺点，拓展了临床应用，还具有升级改造成本低，安装布置方便、控制简单的优势。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (3)

1.一种具备3D成像功能的DR装置，其特征在于，所述DR装置由X射线球管及其悬吊装置、平板探测器及其支撑立柱和患者支撑平台组成；所述患者支撑平台通过旋转机构带动位平台上的患者绕平台轴线进行旋转；
所述患者支撑平台配备有用于固定患者的受检部位的患者托架、扶手；所述患者托架和扶手均由对X射线具有较低的吸收系数且低密度材质制成，包括碳纤维；
所述平板探测器和所述X射线球管分别相对于支撑立柱和悬吊装置滑动连接，扫描时，平板探测器和球管相对于地面的高度可调节；
DR装置包括探测器支架、支撑立柱、X射线球管、悬吊装置具体为X射线球管悬臂、悬吊装置具体为天轨、底座圆盘、旋转机构、托架、模体、扶手、控制开关；第一电机、减速器、主齿轮、减速器连接板、减速器支座、摆臂法兰、大齿轮、固定法兰、轴承、摆臂、罩壳、滚轮、轴承、滚轮支架、支座、固定支架、旋转盘、旋转轴、圆锥轴承、法兰、平面轴承、圆螺母、调节螺钉、减速器连接板、减速器、第二电机、主带轮、带轮轴、同步带、大带轮；
探测器支架固定在支撑立柱上，实现上下运动，旋转机构固定在支撑立柱底部；在旋转机构平台上安装有托架、扶手；在支撑立柱上安装有控制开关；底座圆盘固定在支撑立柱底部起支撑作用；
耐磨条固定在底座圆盘上；第一电机固定在减速器的输入端，在减速器的输出端上安装有主齿轮，整体与减速器支座固定，减速器支座固定在支撑立柱上；固定法兰安装与支撑立柱底部固定，在固定法兰安装有轴承，轴承外圈上安装有摆臂法兰，在摆臂法兰上部固定有大齿轮，在摆臂法兰上固定有摆臂；在摆臂的前端均布四个角上固定有滚轮，滚轮通过轴承安装在滚轮支架上，滚轮支架固定在支座上并能够实现上下调节使滚轮与耐磨条接触；
固定支架安装在摆臂上；在固定支架中间安装有法兰，在法兰内安装圆锥轴承、平面上安装有平面轴承，在圆锥轴承内部安装旋转轴、通过圆螺母并紧；旋转盘固定在旋转轴上平面；
第二电机固定在减速器输入端，在减速器的输出端上安装有主带轮，整体与减速器连接板固定，减速器连接板固定在固定支架上；固定支架在上安装有调节螺钉；大带轮固定在旋转轴上；在主带轮与大带轮之间安装有同步带；通过调整调节螺钉来调整同步带的张紧力；
通过控制第一电机的运动来驱动主齿轮旋转并带动大齿轮旋转，使摆臂做旋转运动；在摆臂的前端安装的滚轮做支撑；
在底座圆盘对应滚轮的位置上安装耐磨条；通过控制第二电机的运动来驱动大带轮旋转，并带动了旋转盘旋旋转；主带轮与大带轮之间是使用同步带来连接，第二电机采用高精度的伺服电机、并配有高精度的编码器，配合同步带实现高精度、低噪音运动；
旋转机构能够绕支撑立柱正负度旋转，能够根据设备在机房内的安装实际情况设置旋转机构的旋转方向及停机位置；在支撑立柱的两侧安装有控制开关。
2.根据权利要求1所述的一种具备3D成像功能的DR装置，其特征在于，所述患者支撑平台通过环绕式旋转机构绕支撑立柱进行旋转，设备进行2D成像时，患者支撑平台能够正时针方向或逆时针方向旋转180度，患者站立于地面上进行2D成像。
3.根据权利要求1所述的一种具备3D成像功能的DR装置，其特征在于，进行3D成像时，所述患者支撑平台位于X射线球管和平板探测器之间，患者位于支撑平台上，支撑平台在控制系统的控制下带着患者缓慢旋转，控制系统按预定角度间隔控制球管曝光并记录平板探测器采集到的数据。
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