CN113766879A - X射线成像系统的移动性 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及X射线系统的移动性。为了提供具有改进的移动性的X射线成像系统,提供了一种用于移动式X射线成像系统的基座(10),该基座包括托架(12)、被安装到托架上的安装结构(14)、轮座(16)以及轮控制器(15),该轮座具有由被安装到托架上的至少三个轮(20)形成的轮布置结构(18)。安装结构被配置成可移动地保持X射线成像装置。托架包括第一端部(22)和相反的第二端部(24)。第一端部被配置成在X射线成像期间能够靠近物体布置的前端,而第二端部被配置成在X射线成像期间能够远离物体布置的后端。第一端部和相反的第二端部被沿着基座的纵向中心线(17)布置。至少三个轮被分别安装到托架上,以便能够围绕竖直枢转轴线(26)枢转,并能够围绕水平轮轴线(28)旋转。该至少三个轮中的至少两个形成被安装在后端的区域中的后侧轮(20RW);而该至少三个轮中的至少一个形成被安装在前端的区域中的前侧轮(20FW)。后侧轮中的至少两个能够通过枢转致动器在其围绕竖直枢转轴线的取向上独立地、主动地转向。后侧轮中的至少两个被配置成能够通过行驶致动器围绕其水平轴线独立地、主动地行驶,以使移动式基座相对于地面移动。轮控制器被配置成使后轮中的至少两个主动地转向和行驶,使得基座围绕与基座的纵向中心线对齐的虚拟旋转点(VPR)旋转。
Description
技术领域
本发明涉及X射线成像系统的移动性,尤其涉及移动式X射线成像系统的基座、移动式X射线成像系统以及用于移动移动式X射线成像系统的基座的方法。
背景技术
作为一示例,移动式X射线系统被用于获取X射线图像,例如,在拥挤的手术区域中,其中可用于定位和操纵该系统的空间有限。可能需要在手术区域中使整个系统结合线性移动做不同的旋转,例如,在拼接技术(拼接X射线图像)的情况下,需要沿着躺在患者台上的患者移动较大的移动范围。移动式X射线系统利用在其基座上的轮来使用,使其可以在手术室内移动。
作为一示例,US 2019/029619 A1描述了一种移动式辐射产生设备,它以简单的结构防止托架单元的不稳定运动,并提供辐射发射单元的位置的微调。托架单元的前轮和后轮中的每一个都是脚轮,该脚轮围绕着在竖直方向上延伸的转动轴线转动。竖直地立在托架单元上的支撑件支撑臂单元的底端,该臂单元具有自由端,X射线发射单元被附接到该自由端。臂单元围绕与转动轴线平行的旋转轴线相对于托架单元旋转。托架单元包括前踏板,该前踏板被设置成比支撑件更靠近前轮,且被用于同时锁定脚轮的旋转和转动。
作为一示例,US 2012/0219122 A1描述了一种用于移动式C型臂X光机的轮式C型臂支撑装置以及用于转动C型臂支撑装置的相关方法。该C型臂支撑装置包括两个可转向的前轮、两个可自由移动的后轮和一个转向单元,该转向单元可将两个可转向的前轮同时向内转向相同的角度。由两个可转向的前轮的外侧形成的表面的交线形成C型臂支撑装置的假想转动轴线。
然而,已经表明,移动式X射线系统的移动,例如在手术室中的移动,可能是很麻烦的。
发明内容
因此,可能需要提供具有改进的移动性的X射线成像系统。
本发明的目的通过独立权利要求的主题得到解决;进一步的实施方案被纳入从属权利要求中。应指出的是,本发明的下述方面也适用于移动式X射线成像系统的基座、移动式X射线成像系统和用于移动移动式X射线成像系统的基座的方法。
根据本发明,提供了一种用于移动式X射线成像系统的基座。该基座包括托架、被安装到托架上的安装结构、轮座和轮控制器,其中轮座具有由被安装到托架上的至少三个轮形成的轮布置结构。安装结构被配置成可移动地保持X射线成像装置。托架包括第一端部和相反的第二端部。第一端部被配置成在X射线成像期间能够靠近物体布置的前端,而第二端部被配置成在X射线成像期间能够远离物体布置的后端。第一端部和相反的第二端部被沿着基座的纵向中心线布置。至少三个轮被分别安装到托架上,以便能够围绕竖直枢转轴线枢转,并围绕水平轮轴线旋转。该至少三个轮中的至少两个形成被安装在后端的区域中的后侧轮;且该至少三个轮中的至少一个形成被安装在前端的区域中的前侧轮。后侧轮中的至少两个能够通过枢转致动器在其围绕竖直枢转轴线的取向上独立地、主动地转向。此外,后侧轮中的至少两个被配置成能够通过行驶致动器围绕其水平轴线各自独立地、主动地行驶,以使移动式基座相对于地面移动。轮控制器被配置成使后侧轮中的至少两个主动地转向和行驶,使得基座围绕与基座的纵向中心线对齐的虚拟旋转点旋转。
根据一示例,提供了一种用于移动式X射线成像系统的基座。该基座包括托架、被安装到托架上的安装结构和轮座,该轮座具有由被安装到托架上的至少三个轮形成的轮布置结构。安装结构被配置成可移动地保持X射线成像装置。托架包括第一端部和相反的第二端部。第一端部被配置成在X射线成像期间能够靠近物体布置的前端,而第二端部被配置成在X射线成像期间能够远离物体布置的后端。至少三个轮被分别安装到托架上,以便能够围绕竖直枢转轴线枢转,并围绕水平轮轴线旋转。该至少三个轮中的至少两个形成被安装在后端的区域中的后侧轮;且该至少三个轮中的至少一个形成被安装在前端的区域中的前侧轮。后侧轮能够通过枢转致动器在其围绕竖直枢转轴线的取向上独立地、主动地转向。此外,后侧轮中的至少一个能够通过行驶致动器围绕其水平轴线独立地、主动地行驶,以使移动式基座相对于地面移动。
由于被主动地驱动的轮的主动控制,这提供了改善的移动性,其中主动控制导致产生了例如用于X射线成像系统的基座的容易且精确的移动。
在一示例中,两个轮能够利用一个致动器来转向。例如,两个轮之间设有传动装置,例如链条、同步带或线缆。对于旋转或平行的基座移动,传动装置可被设置成围绕竖直枢转轴线相反或同步。
在另一示例中,两个或多个轮可围绕其各自的水平轴线主动地行驶。这可以由行驶致动器来提供。可以提供传动装置以允许轮的单独移动控制,或者可以提供两个或更多个致动器以允许轮的单独移动控制。
根据一示例,后侧轮中的至少一个被配置成通过行驶致动器能够行驶。
根据一示例,后侧轮中的至少两个被配置成通过行驶致动器能够各自独立地行驶。
因此,后侧轮可以在其之间有更大距离的情况下安装,在实现基座的移动方面提供了改善的影响力。根据一示例,后侧轮能够各自独立地、主动地转向,使得后侧轮的水平轮轴线在交叉点处相交;其中该交叉点形成移动式基座的虚拟旋转点。
因此,基座可以在水平面内旋转。所定义的交叉点可以被定义为与成像系统(即成像链)的其他几何点相关联。
根据本发明,还提供了一种移动式X射线成像系统。该系统包括根据前述示例之一所述的基座以及具有X射线源和X射线探测器的X射线成像装置。该X射线成像装置还包括支撑结构。至少X射线源被安装到支撑结构上。此外,支撑结构被可移动地安装到基座的安装结构上。
根据一示例,支撑结构包括C型臂;X射线源和X射线探测器被安装到C型臂的相反两端。C型臂由套筒状的安装座可滑动地保持,该安装座可绕水平旋转轴线旋转。水平旋转轴线和X射线源与X射线探测器之间的中心线在相交点处相互交叉。此外,该套筒状的安装座可绕竖直旋转轴线旋转。
根据一示例,移动式基座的虚拟旋转点和相交点能够以竖直的方式对齐。
根据一示例,移动式基座的虚拟旋转点和竖直旋转轴线能够以竖直的方式对齐。
根据本发明,还提供了一种用于移动移动式X射线成像系统的基座的方法。该方法包括以下步骤。
a)通过枢转致动器使由被安装到托架上的至少三个轮形成的轮布置结构的后侧轮在其围绕竖直枢转轴线的取向上独立地、主动地转向;其中每个轮被安装到托架上以便能够绕竖直枢转轴线枢转;和
b)通过行驶致动器使至少一个轮行驶,以使移动式基座相对于地面移动;其中,该至少三个轮被分别安装到托架上以围绕水平轮轴线旋转。
轮被安装到托架上,托架上安装有安装结构,该安装结构被配置成可移动地保持X射线成像装置。托架包括第一端部和相反的第二端部。第一端部被配置成在X射线成像期间能够靠近物体布置的前端,而第二端部被配置成在X射线成像期间能够远离物体布置的后端。该至少三个轮中的至少两个形成被安装在后端的区域中的后侧轮;而该至少三个轮中的至少一个形成被安装在前端的区域中的前侧轮。
根据一方面,实现了这样一种解决方案,其中两个轮可以实现相对于彼此的成角度的取向,且两个轮的中心线的交叉点将形成旋转点,整个系统将围绕该旋转点旋转。这个交叉点/旋转点可以是例如在用于图像旋转的图像链的中心,或在用于拼接或停放位置的C型臂平移旋转(panning rotation)的中心。在这种情况下,C型臂的平移旋转范围扩大了,因为通过有可能将基座及其轮移动到C型臂下面,减少了失去平衡(或翻倒)的问题。采用新的解决方案,重心将保持在同一水平中心线上。这有利于使系统更小(例如,减少后侧轮之间的距离),也更具成本效益,因为可以取消被安装在高度定位模块的顶部上的C型臂平移旋转模块。轮中心线的交叉点也可以在x方向上进一步向后定位,以产生具有较小的x位移的平移旋转,这是较大的旋转半径的结果。在一示例中,该基座被用于移动式X射线系统,尤其是用于X射线图像拼接、X射线图像旋转和自动位置控制。该基座可被用于移动式应用的X射线诊断和治疗系统。
对于单用户构思,轮的旋转和定向是机动化的,这也符合改善例如在手术室内的工作方式的无菌性。
此外,还提供了在完全机动化定位和完全手动定位之间的组合。此外,在一示例中还提供了带有手动轮定向的机动化地面移动;例如,轮定向可以通过转向手柄来完成。
通过移动式手术系统在地面上的不同的后轮定向,可以实现不同的移动方向。这些轮定向也可以以不同的角度定向,这使得实现多个旋转点成为可能。
这些多个旋转点使得旋转整个移动式成像系统成为可能,例如,围绕图像链或围绕当前的C型臂平移旋转。对于其他使用情况,这些轮也可以被定向/定位为彼此平行,因此整个系统可以在x和y方向,或x和y方向的组合上移动。轮旋转和轮定向也可以是机动化的;而且,也可以执行手动移动,或者是机动化移动和手动移动的结合,如在地面上的机动化的轮旋转和利用手动转向手柄完成的轮定向。
该解决方案旨在改善多种应用的几个使用点,例如,创建多个旋转点,这使整个系统在地面上围绕多个交叉点/旋转点旋转成为可能;提供更大的C型臂平移范围,例如在±10°以上;同时在x-y或组合方向上仍可进行线性移动。与机动化的旋转移动相结合,地面移动是机动化的,且轮定向也是机动化的。这也支持单用户构思,例如,医生可以完全控制该系统的所有移动。也有可能将其与受控位置结合起来;例如,提供自动位置控制,使其有可能使该系统在存储位置之间起移动。也有可能将其与扫描移动、旋转和线性移动相结合。可以平行于患者台、垂直于患者台或其组合来执行移动。
由于基座的具体配置,所提供的旋转方案适用于如移动式C型臂系统那样的成像引导治疗的移动式C型臂系统。
本发明的这些和其他方面将从下文描述的实施例中变得明显,并参照这些实施例进行阐释。
附图说明
下面将参照以下附图描述本发明的示例性实施方案。
图1a和1b在两个透视图中显示了具有第一轮布置结构的基座的示例。
图2a和2b在两个透视图中显示了具有第二轮布置结构的图1a和1b的基座的示例。
图3a、3b、3c、3d和3e示意性地显示了图1a和1b的基座的不同轮布置结构。
图3f显示了用于围绕中心轴线移动的基座的轮布置结构。
图4显示了带有图1a和1b的基座的X射线成像系统的示例。
图5a和5b显示了处于以重叠方式显示的不同位置的图4的示例。
图6a和6b显示了具有另外的两种轮布置结构的图1a和1b的基座的示例。
图7显示了具有可转向和可行驶的轮布置结构的基座的另一示例。
图8显示了用于移动移动式X射线成像系统的基座的方法的步骤的示例。
具体实施方式
现在将参照附图对某些实施例进行更详细的描述。在下面的描述中,相同的附图标记用于相同的元件,甚至在不同的图中也是如此。在说明书中定义的物项,如详细的结构和元件,是为了帮助全面理解示例性实施例而提供的。另外,众所周知的功能或结构没有详细描述,因为它们会因不必要的细节而使实施例变得模糊。此外,诸如“至少一个”的表达方式,当放在一列表的元件前面时,修改整个元件的列表,而不修改列表中的单个元件。术语“受试者”也可以被称为个体。“受试者”还可以进一步被称为患者,不过应指出的是,这个术语并不表明受试者是否真的存在任何疾病或病症。
图1a和1b显示了用于移动式X射线成像系统的基座10的示例。基座10包括托架12、被安装到托架上的安装结构14、轮座16和轮控制器15,轮座具有由被安装到托架上的至少三个轮20形成的轮布置结构。应指出的是,轮控制器15在一些图中没有示出,但根据一些示例提供了轮控制器。安装结构14被配置成可移动地保持X射线成像装置(也见下文,图4)。托架12包括第一端部22和相反的第二端部24。第一端部22被配置成在X射线成像期间能够靠近物体布置的前端,而第二端部24被配置成在X射线成像期间能够远离物体布置的后端(也见下文,图4)。第一端部22和相反的第二端部24被沿着基座的纵向中心线17布置(见图2B)。应指出的是,中心线17只在几个图中示出,但在其他图中也提供了。
应指出的是,附图示出了具有用于后侧轮和前侧轮中的每一个的双轮(即两个轮元件)的示例。在另一示例中,提供了单轮设计作为选项。另一选项提供了例如用于后侧轮或前侧轮的单轮和例如用于前侧轮或后侧轮的双轮的组合。双轮解决方案也可以被称为双套(double-sets)。
至少三个轮20被分别安装到托架12上,以便能够围绕竖直枢转轴线26枢转以及围绕水平轮轴线28旋转(在图1a中仅被示为针对两个轮,但针对所有的轮提供)。应指出的是,前侧轮也可以被设置成能够围绕竖直枢转轴线(类似于轴线26)枢转,以及围绕水平轮轴线(类似于轴线28)旋转。枢转移动用第一圆形箭头27表示。应指出的是,枢转移动可以在两个方向上进行。旋转移动用第二圆形箭头29表示。应指出的是,旋转移动也可以在两个方向上进行。
至少三个轮20中的至少两个形成被安装在后端的区域中的后侧轮20RW;且至少三个轮20中的至少一个形成被安装在前端的区域中的前侧轮20FW。后侧轮20RW中的至少两个能够通过枢转致动器(未示出)在其围绕竖直枢转轴线的取向上独立地、主动地转向。后侧轮20RW中的至少两个被配置成能够通过行驶致动器(也未示出)围绕其水平轴线各自独立地、主动地行驶,以使移动式基座10相对于地面移动。轮控制器15被配置成使后侧轮20RW中的至少两个主动地转向和行驶,使得基座围绕与基座的纵向中心线17对齐的虚拟旋转点VPR旋转。
后侧轮20RW也可以被称为背侧轮。前端也可以被称为前部或前部分。后端也可以被称为后部或后部分。
轮控制器15也可以被称为行驶程序或行驶模块。例如,轮控制器15提供了移动式C型臂系统的易操作性。机动化和受控的运动有利于C型臂系统在手术室内的操作期间和在医院走廊内运输时的移动。
在一示例中,轮控制器15被配置成使后侧轮20RW各自独立地、主动地转向,使得虚拟旋转点VPR在基座内被布置在第一端部22和相反的第二端部24之间。
在一个选项中,轮控制器15被配置成使后侧轮20RW各自独立地、主动地转向,使得虚拟旋转点VPR被布置在移动式基座的中心。
在一示例中,根据后方的左轮和右轮的相反旋转(分别为顺时针和逆时针),提供了零转弯配置。例如,后者被布置成彼此平行。与带有C型臂的移动式X射线系统相结合,这提供了C型臂围绕中心轴线的旋转。
作为一示例,提供了一种成像系统,由于机动化的基座和独立的轮行驶,它具有零转弯半径。这允许原地的C型臂支架旋转。
作为一示例,零转弯半径提供了考虑到移动式X射线成像系统可能出现的重系统负荷的选项。
在一示例中,轮是机械解耦的,并且为轮实现了差动驱动。提供用户接口装置作为转向和控制机构。
术语“零转弯半径”对应于使物体围绕其自身轴线旋转。例如,这适用于在小空间内旋转C型臂支架。
由于激活运动时不需要施加人力,因此有利于系统的导航。使用差动轮驱动,系统的转弯半径变得非常小。因此,该系统可以很容易地在小房间里移动。
在一示例中,通过使轮解耦和独立地旋转两个后轮,可以提供以下运动。为了实现前向系统运动,右轮顺时针转动,左轮也顺时针转动。为实现反向系统运动,右轮逆时针转动,左轮也逆时针转动。为了实现逆时针系统运动,右轮顺时针转动,左轮逆时针转动。为实现顺时针系统运动,右轮逆时针转动,左轮顺时针转动。
在一示例中,轮控制器还被配置成使后侧轮各自独立地、主动地行驶,使得虚拟旋转点被布置在移动式基座的中心。
术语“水平轮轴线”包括以基本上平行于地面平面的取向布置的轴线。作为一示例,水平轴线被布置成垂直于竖直或垂直轴线。在另一示例中,“水平轴线”包括相对于水平线的倾斜范围,如大约+/-30°,例如大约高达+/-15°或大约高达+/-10°或高达+/-5°。术语“竖直枢转轴线”包括以基本上直立的取向布置的轴线。作为一示例,竖直轴线被布置成垂直于水平地面平面。在另一示例中,“竖直轴线”包括相对于垂直线的倾斜范围,例如大约+/-30°,例如大约高达+/-15°或大约高达+/-10°或高达+/-5°。
在一个选项中(未详细显示),枢转轴线的倾斜度是为了在没有主动转向的情况下使轮偏置一定的方向而提供的。作为一示例,枢转的轮的偏置位置涉及用于在ISO中心下的虚拟旋转点的轮布置结构。作为另一示例,枢转的轮的偏置位置涉及其中基座可以被线性地向前方或向侧方推动的轮布置结构。
在一个选项中,使用一个致动器,并提供传动装置来使两个后侧轮转向,例如,以相反的方式或以同步的方式。
在一示例中,前侧轮20FW是可自由枢转的。在一示例中,至少一个前侧轮20FW能够通过枢转致动器在其围绕竖直枢转轴线的取向上主动地转向。
因此,可以实现或产生多个旋转点,这使得在地面上围绕多个交叉点/旋转点旋转整个成像系统成为可能。与目前的±10°相比,这允许更大的C型臂平移范围。在x方向、y方向或组合方向上进行线性移动也仍然是可能的。与机动化的旋转移动相结合,地面移动是机动化的,且轮的定向也是机动化的。这符合单用户的构思,其中医生可以控制系统的所有移动。在一示例中,该组合可以作为机动化移动来使用,但也仍有可能与手动移动相结合。也有可能将其与受控位置相结合,例如,提供自动位置控制,这使得例如使系统在存储位置之间移动成为可能。也有可能与扫描运动相结合。旋转移动和线性移动也是可能的。移动可以平行于患者台、垂直于患者台或者其结合来执行。
除了旋转,还提供了其中后侧轮被平行定位的线性移动。例如,这可用于自动位置控制(在存储位置之间移动)或沿着患者台平行地使用,这也可用于拼接X射线图像。通过组合的移动,也可以沿组合的轨迹移动该系统,例如,线性与旋转移动相结合。
在一示例中,提供了成像系统的手动定位,以限定目标位置,并且然后存储该目标位置。成像系统被手动或机动化地移开而到达临时停放位置。通过激活驱动系统,成像系统就可以被移回目标位置,以提供在所需位置的成像。
在一示例中,该基座是为移动式手术系统提供的。作为一个选项,该系统也可以手动使用,例如,在运送到手术区域的过程中,或在手术已经完成后用于本地存储。
在一示例中,在没有电力可用的情况下,基座10仍然可以手动移动,然后稍后与电源连接以用于进一步的机动化使用。在一个选项中,后侧轮20RW中的至少有一个被配置成能够通过行驶致动器来行驶。
在一示例中,行驶致动器是后侧轮行驶致动器。
在另一示例中,前侧轮20FW中的至少一个也能够通过前侧轮行驶致动器来行驶。
在一示例中,行驶致动器包括共同的驱动单元或马达,有两个传动装置来独立地连接和操作后侧轮。传动装置也可以被设置成齿轮装置。
在另一示例中,行驶致动器包括用于每个后侧轮20RW的驱动装置。
在一示例中,后侧轮20RW旋转的方向相同。
在另一示例中,后侧轮20RW中的一个顺时针旋转,而后侧轮20RW中的另一个逆时针旋转,或相反的方向。例如,当每个后侧轮20RW具有其行驶致动器时,这是有可能的。
在一示例中,枢转致动器是可激活的电动机械致动元件。
在另一示例中,枢转致动器是手动转向手柄。
在一个选项中,如图1a和1b所示,轮控制器15被配置成使后侧轮20RW各自独立地、主动地转向,使得后侧轮20RW的水平轮轴线28在交叉点30处相交。交叉点30与纵向中心线17对齐,并形成移动式基座的虚拟旋转点VPR。虚拟旋转点VPR被布置在至少一个前轮的前面,或两个后轮的虚拟连接线的后面。虚拟旋转点VPR也可以被称为灵活旋转点或虚拟旋转点,VRP。
应指出的是,将虚拟旋转点VPR布置在至少一个前轮的前面,或两个后轮的虚拟连接线的后面,是作为一个选项提供的。
在一示例中,轮控制器15还被配置成使后侧轮各自独立地、主动地行驶,使得后侧轮的水平轮轴线在交叉点处相交。该交叉点与纵向中心线对齐,并形成移动式基座的虚拟旋转点VPR。
在一个选项中,轮控制器被配置成使后侧轮20RW各自独立地转向以沿着具有旋转中心点的圆弧32的一部分行驶。该旋转中心点形成移动式基座10的虚拟旋转点VPR。移动式基座10的虚拟旋转点VPR也被称为移动式基座的虚拟旋转轴线。
图1a和1b显示了这样的示例,其中后侧轮20RW能够沿圆线(即圆弧32)布置,当从前侧轮20FW观看时该圆线是凹入的。因此,虚拟旋转点VPR被布置在后侧轮20RW的在成像期间面向物体的一侧。应指出的是,沿着圆弧32在两个方向都可以移动。
图2a和2b显示了这样的示例,其中后侧轮20RW能够沿圆线(即圆弧33)布置,当从前侧轮20FW观看时该圆线是凸出的。因此,虚拟旋转点VPR被布置在后侧轮20RW的在成像期间背离物体的一侧。应指出的是,沿着圆弧33在两个方向都可以移动。
作为一个选项,提供的是,至少一个前侧轮20FW在其围绕竖直枢转轴线的取向上也能够独立地、主动地转向,并且轮控制器15被配置成使至少一个前侧轮20FW主动地转向。
在一示例中,至少一个前侧轮20FW可通过前侧轮枢转致动器(未详细示出,例如,被包围在壳体或盖子中)来独立地、主动地转向。
在一示例中,与用于后侧轮的相同的枢转致动器被用于前侧轮。在一示例中,提供了前侧轮枢转致动器。
作为另一选项,提供的是,至少一个前侧轮可通过行驶致动器(未详细示出,例如,被包围在壳体或盖子中)围绕其水平轴线来独立地、主动地行驶,并且轮控制器15被配置成使至少一个前侧轮主动地行驶。
在一示例中,至少一个前轮可通过前侧轮行驶致动器(未详细示出,例如,被包围在壳体或盖子中)来独立地、主动地行驶。
在一示例中,与用于后侧轮的相同的行驶致动器被用于前侧轮。在一示例中,提供了前侧轮行驶致动器(未详细示出,例如,被包围在壳体或盖子中)。
在一示例中,前侧轮20FW可通过枢转致动器(未详细示出,例如,被包围在壳体或盖子中)独立地转向。枢转致动器可以作为单独的枢转致动器来提供。在一个选项中,使用与用于后侧轮的相同的枢转致动器,但有单独的传动装置,或齿轮装置,从而将前侧轮与枢转致动器相连。
在一示例中,轮控制器15包括程序,该程序用于执行以下一组中的至少一种预定的旋转:i)基座围绕被布置在基座的中心的虚拟旋转点的旋转;ii)基座围绕被布置在基座的前端的前面的虚拟旋转点的旋转;和iii)基座围绕被布置在基座的后端之外的虚拟旋转点的旋转。
在一示例中,控制器被作为无线控制器来提供,例如,布置有用户接口装置以方便控制运动。用户接口装置可被设置成操纵杆,或被设置成显示基座的图示的触敏图形显示器,以激活基座的旋转。
在一示例中,用户接口装置包括虚拟或实际的按钮,其被专门用于选择每个旋转中的一个或另一个。如果是虚拟的,则这个按钮可以是可选择的,例如通过“向前旋转”、“向后旋转”、“中心旋转”的按钮—连同每个旋转的旋转方向(顺时针—逆时针)。
在图1a/1b和2a/2b中,根据背侧轮的取向显示了不同的移动方向。第一种情况示出了灵活旋转点位于前面;例如,这可能是位于图像链的中心。第二种情况示出了灵活旋转点位于后面;例如,这可能是位于平移旋转的中心。
图3a显示了后侧轮20RW沿第一曲线34在两个方向上的移动,如用双箭头所表示的。
图3b显示了后侧轮20RW沿第二曲线36在两个方向上的移动,如用双箭头所表示的。
图3c显示了后侧轮20RW和前侧轮20FW在第一平行方向38上沿两个方向的移动,如用双箭头所表示的。
图3d显示了后侧轮20RW和前侧轮20FW在第二平行方向40上沿两个方向的移动,如用双箭头所表示的。
图3e显示了后侧轮20RW和前侧轮20FW在成角度的方向上的移动,如用双箭头41所表示的。
图3f显示了围绕中心轴线的移动。
图4显示了移动式X射线成像系统100。成像系统100也可以被称为移动式手术系统。该系统包括根据前述示例之一所述的基座10的示例。此外,X射线成像装置102具有X射线源104和X射线探测器106。X射线成像装置102包括支撑结构108。至少X射线源104被安装到支撑结构108上。支撑结构108被可移动地安装到基座10的安装结构14上。在一示例中,X射线探测器106也被安装到支撑结构108上。
作为一个选项,支撑结构108包括C型臂110,如图所示,并且X射线源104和X射线探测器106被安装到C型臂110的相对两端。物体,例如被布置在受试者支撑件上的受试者,可以被布置在X射线源104和X射线探测器106(未进一步示出)之间以进行X射线成像。
此外,C型臂110被套筒状的安装座112可滑动地保持,该安装座可绕水平旋转轴线114旋转。水平旋转轴线114与X射线源和X射线探测器之间的中心线116在相交点131处彼此交叉。这也被称为ISO中心。套筒状的安装座112也可围绕竖直旋转轴线(见下面的轴线124)旋转。X射线成像C型臂110也被称为X射线成像C型弧。套筒状的安装座112由支撑结构108的连接部分可移动地保持,该连接部分可被用于实现与基座的安装结构14有关的进一步移动。可以提供以下的运动可能性:
C型臂围绕水平轴线114的螺旋桨式转动118,这也被称为C型臂转动;
围绕竖直轴线124的水平旋转122,这也被称为C型臂平移旋转;
高度调整126,这也被称为高度移动;
在套筒内的滑动运动,其导致C形臂的旋转128,这也被称为C形臂的角度移动;和
水平移动130,这也被称为C型臂水平移动。
鉴于指定用途,图中的右侧被称为背侧132,即远离物体,而左侧被称为前侧134,即朝向物体。
三轴坐标系136表示成像系统100的不同轴。水平方式的x轴被分配给前-后方向;水平方式的y轴被分配给左-右方向;竖直方式的z轴被分配给下-上方向。
作为一个选项,移动式基座10的虚拟旋转点VPR和相交点131能够以竖直的方式对齐。
在一个选项中,相交点131形成X射线成像装置102的ISO中心。
在另一个选项中,移动式基座10的虚拟旋转点VPR和竖直旋转轴线能够以竖直的方式对齐。
在一示例中,这两种对齐选项都提供。这允许增加X射线源相对于物体平移的范围。移动范围被扩大了。另外,这也使得使用较小的托架成为可能,因为重心保持在一条线上,且不会向侧方移动。作为进一步的结果,重心也不再随着平移移动而移动。
在一示例中,C型臂被设置在安装结构的前侧,即在成像期间面向物体。
此外,C型臂110的高度是可以调节的。例如,支撑结构(或安装结构)包括高度移动装置。
作为基座的另一选项,轮控制器15包括用户接口装置19,以触发基座围绕与基座纵向中心线对齐的虚拟旋转点的旋转。应指出的是,用户接口装置19在几个图中都有显示。然而,在一些示例中,用户接口装置19也被提供给其他图的示例。
作为一个选项,用户接口装置19被设置成以下一组中的至少一种:操纵杆、方向盘或远程转向控制台,用于主动地控制移动;远程控制手柄,用于启用和控制行驶和转向机构;以及手势识别器,用于允许对基座的移动进行手势控制。
在一示例中,提供不同的转向机构作为用户接口装置,以实现预期的运动。示例是操纵杆、手柄(其用于启用和控制机构)和方向盘。
例如,操纵杆被用作用户接口装置19,以启用和控制移动式C型臂系统的移动,使其向前/向后移动或顺时针/逆时针旋转。受控制的移动是通过用于机动化的轮的基于微控制器的马达驱动器来实现的。
应指出的是,尽管用户接口装置19是与X射线成像系统相关地一起描述的,但也只提供了通过用户接口装置来补充的基座,而没有提供成像系统。
在另一个选项中,也是在X射线成像系统的情景中显示的,但不限于此,提供了碰撞控制器21,它被配置成探测当前旋转路径中的障碍物。轮控制器15被配置成在其围绕竖直轴线的取向上调整轮,使得提供调整后的路径,从而避免与探测到的障碍物发生碰撞。
在一示例中,碰撞控制器21包括被设置在基座和/或成像系统上的传感器布置结构23,以提供附近的空间情况。
这提供了这样的可能性,例如,在探测到障碍物并对其进行角度定位的情况下阻止旋转,比如在通过基座的选定旋转轴线定义的坐标系中。传感器,例如,被安装到基座或C型臂上。传感器被配置成扫描所需旋转路径的至少一部分。例如,它们可以从头到尾扫描路径,或者只扫描下一部分。在路径完全预先确定的情况下,可以在旋转前阻止旋转。如果旋转角度是手动确定的,只要障碍物的角度位置位于一定角度范围内(从基座的旋转角度开始,并且低于阈值角度范围),就可以停止旋转。作为一个选项,可以在使用操作中提供切换,并且如果探测到这种障碍物,基座可以从向后或向前旋转切换到中心旋转。然后可以再次检查调整后后路径是否没有障碍物,或不是用于该中心旋转的。也可以提供从中心旋转切换到向后或向前旋转或。该切换可用于该系统处于移位模式而非扫描模式的情况。
应指出的是,碰撞控制器21在图5A中显示。然而,在一些示例中,用户接口装置19也被提供给其他图的示例,例如图4或图1A、1B、2A、2B、5B、6A、6B和图7。
术语“中心旋转”涉及围绕被布置在基座内(例如,在基座的中间)的虚拟关注点的旋转。术语“向后旋转”涉及当虚拟关注点被布置在基座后方时的旋转。术语“向前旋转”涉及围绕被布置在基座的前面的虚拟关注点的旋转。
图5a和5b显示了处于以重叠的方式示出的不同位置的图4的示例。
图5a显示了处于C型臂的角度运动的第一极端或末端位置140和C型臂的角度运动的第二极端或末端位置142的C型臂的侧视图。
图5b显示了处于中间或直立位置144和C型臂的角度运动的第一极端或末端位置146以及旋转或螺旋桨式旋转的第二极端或末端位置148的C型臂的前视图。
图6a和6b显示了图1a和1b的基座10的示例,其具有另外的两种轮布置结构。图6a显示了后侧轮20RW,其旋转方向处于第一平行对齐150,导致在两个方向152上的可能的线性移动。图6b显示了后侧轮20RW,其旋转方向处于第二平行对齐154,导致在另外两个方向156上的可能的线性移动。当结合轮的X取向和Y取向时,也可能出现倾斜的(指水平轴线x和y)线性移动(也参见图3e)。
在图6a和6b中,第三和第四种情况显示了两种线性移动,其中背侧轮被平行定位;例如,这可用于自动位置控制(在存储位置之间移动)或沿着患者台平行地使用。第四种情况也可用于拼接X射线图像。
图7显示了基座的另一示例,其具有可转向和可行驶的轮布置结构,有左轮25和右轮31。提供了机械联轴器35,它与电源37相连。马达框39表示两个马达43,并提供控制器45作为轮控制器47,还包括马达驱动电路。作为用户接口装置,提供了操纵杆49。
图8显示了用于移动上述示例之一的基座或上述示例之一的移动式X射线成像系统的基座的方法200的示例。方法200包括以下步骤:
在第一步骤202中,控制器使后侧轮中的至少两个独立地、主动地转向。
在第二步骤204中,控制器使后侧轮中的至少两个主动地行驶(204)。
转向和行驶致使基座围绕虚拟旋转点旋转,该虚拟旋转点与基座的纵向中心线对齐。
在一示例中,第一步骤和第二步骤同时发生。在另一示例中,第一步骤和第二步骤以重叠和/或取代的方式发生。
在另一示例中,提供了一种用于移动移动式X射线成像系统的基座的方法。该方法200包括以下步骤:
在第一步骤中,也被称为步骤a),通过枢转致动器使由被安装到托架上的至少三个轮形成的轮布置结构的后侧轮在其围绕竖直枢转轴线的取向上独立地、主动地转向。轮被分别安装到托架上,以便能够围绕竖直枢转轴线枢转;以及
在第二步骤中,也被称为步骤b),通过行驶致动器使至少一个轮主动地行驶,以使移动式基座相对于地面移动。该至少三个轮被分别安装到托架上,以围绕水平轮轴线旋转。
轮被安装到托架上,托架上安装有安装结构,该安装结构被配置成可移动地保持X射线成像装置。
托架包括第一端部和相反的第二端部;第一端部被配置成在X射线成像期间能够靠近物体布置的前端,而第二端部被配置成在X射线成像期间能够远离物体布置的后端。此外,该至少三个轮中的至少两个形成被安装在后端的区域中的后侧轮;而该至少三个轮中的至少一个形成被安装在前端的区域中的前侧轮。
这两个步骤可以并行地提供。
在一个未进一步详细显示的选项中,在步骤b)中,后侧轮中的至少一个由行驶致动器驱动。
例如,可以利用平行运动或类似于平移旋转的旋转来制作图像;在一示例中,这与水平移动相结合,以使不必要的偏移方向最小化。通过自动定位,可以从患者处或向患者处移动以便在患者周围为操作者和/或医生腾出空间,并向患者处移动以在同一存储位置制作X射线图像。在另外的选项中,移动式X射线成像系统的基座10与控制或引导移动方向的导航系统相结合。
在本发明的另一个示例性实施例中,提供了一种计算机程序或计算机程序单元,其特征在于适合在适当的系统上执行根据前述实施例之一所述的方法的方法步骤。
因此,该计算机程序单元可被存储在计算机单元上,或者被分布在一个以上的计算机单元上,这也可以是本发明的实施例的一部分。该计算机单元可适于执行或诱导执行上述方法的步骤。此外,它可以适合于操作上述设备的部件。该计算单元可以适合于自动操作和/或执行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。因此,该数据处理器可被配备成执行本发明的方法。
本发明的各方面可以在计算机程序产品中实现,该计算机程序产品可以是被存储在计算机可读存储装置上的可以由计算机执行的计算机程序指令的集合。本发明的指令可以是任何可解释或可执行的代码机制,包括但不限于脚本、可解释程序、动态链接库(DLL)或Java类。指令可以作为完整可执行程序、部分可执行程序、对现有程序的修改(如更新)或现有程序的扩展(如插件)来提供。此外,本发明的部分处理可以分布在多台计算机或处理器上。
如上所述,处理单元(例如控制器)实现控制方法。控制器可以以许多方式来实现,利用软件和/或硬件,以执行所需的各种功能。处理器是控制器的示例,它采用一个或多个微处理器,其可以用软件(如微代码)进行编程,以执行所需功能。然而,控制器可以采用或不采用处理器来实现,也可以被实现为执行某些功能的专用硬件和执行其他功能的处理器(例如,一个或多个编程的微处理器和相关电路)的组合。
在本公开的各种实施方案中可采用的控制器部件的示例包括但不限于传统的微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。
本发明的示例性实施方案既包括从一开始就使用本发明的计算机程序,也包括通过升级的方式将现有程序变成使用本发明的程序的计算机程序。
此外,计算机程序单元能够提供所有必要的步骤来完成上述方法的示例性实施例的程序。
根据本发明的另一个示例性实施方案,提出了一种计算机可读介质,例如CD-ROM,其中该计算机可读介质具有存储在其上的计算机程序单元,该计算机程序单元由前述部分描述。计算机程序可以被存储和/或分布在合适的介质上,例如与其他硬件一起或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质,但也可以以其他形式分布,例如通过互联网或其他有线或无线电信系统。
然而,计算机程序也可以通过像万维网这样的网络提供,并可以从这样的网络下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另一个示例性实施例,提供了一种用于使计算机程序单元可供下载的介质,该计算机程序单元被布置成执行根据本发明的前述实施例之一的方法。
应指出的是,参考不同主题描述了本发明的实施方案。尤其是,参考方法类型的权利要求描述了一些实施例,而参考装置类型的权利要求描述了另外的实施例。然而,本领域技术人员将从上文和下文描述中得出,除非另有指示,否则除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外,与不同主题相关的特征之间的任何组合被认为由本申请公开。然而,所有特征都可以组合,从而提供多于特征的简单加和的协同效果。
尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明,但这样的图示和描述被认为是图示性或示例性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和所附的权利要求,本领域技术人员在实践所主张的本发明时,能够理解并实现所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中,“包括”一词不排除其他元件或步骤,并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应解释为限制范围。
Claims (14)
1.一种用于移动式X射线成像系统的基座(10),包括:
托架(12);
被安装到所述托架上的安装结构(14);
轮座(16),其具有由被安装到所述托架上的至少三个轮(20)形成的轮布置结构;和
轮控制器(15);
其中,所述安装结构被配置成可移动地保持X射线成像装置;
其中,所述托架包括第一端部(22)和相反的第二端部(24);其中所述第一端部被配置成在X射线成像期间能够靠近物体布置的前端,而所述第二端部被配置成在X射线成像期间能够远离物体布置的后端;其中所述第一端部和相反的所述第二端部被沿着所述基座的纵向中心线(17)布置;
其中,所述至少三个轮被分别安装到所述托架上,以便能够围绕竖直枢转轴线(26)枢转,并围绕水平轮轴线(28)旋转;
其中,所述至少三个轮中的至少两个形成被安装在所述后端的区域中的后侧轮(20RW);且所述至少三个轮中的至少一个形成被安装在所述前端的区域中的前侧轮(20FW);
其中,所述后侧轮中的至少两个能够通过枢转致动器在其围绕所述竖直枢转轴线的取向上独立地、主动地转向;
其中,所述后侧轮中的至少两个被配置成能够通过行驶致动器围绕其水平轴线各自独立地、主动地行驶,以使所述移动式基座相对于地面移动;以及
其中,所述轮控制器被配置成使所述后侧轮中的所述至少两个主动地转向和行驶,使得所述基座围绕与所述基座的纵向中心线对齐的虚拟旋转点(VPR)旋转。
2.根据权利要求1所述的基座,其中,所述轮控制器被配置成使所述后侧轮各自独立地、主动地转向,使得所述虚拟旋转点在所述基座内被布置在所述第一端部和相反的所述第二端部之间;
其中,所述轮控制器被配置成使所述后侧轮各自独立地、主动地转向,使得所述虚拟旋转点被布置在所述移动式基座的中心。
3.根据权利要求1或2所述的基座,其中,所述轮控制器被配置成使所述后侧轮各自独立地、主动地转向,使得所述后侧轮的所述水平轮轴线在交叉点处相交;
其中,所述交叉点与所述纵向中心线对齐,并形成所述移动式基座的所述虚拟旋转点(VPR);以及
其中,所述虚拟旋转点被布置在至少一个前轮的前面,或两个后轮的虚拟连接线的后面。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的基座,其中,所述至少一个前侧轮也能够在其围绕所述竖直枢转轴线的取向上独立地、主动地转向;以及
其中,所述轮控制器被配置成使所述至少一个前侧轮主动地转向。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的基座,其中,所述至少一个前侧轮能够通过行驶致动器围绕其水平轴线独立地、主动地行驶;以及
其中,所述轮控制器被配置成主动地驱动所述至少一个前轮。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的基座,其中,所述轮控制器包括用户接口装置(19),用于触发所述基座围绕与所述基座的纵向中心线对齐的所述虚拟旋转点的旋转;以及
其中,所述用户接口装置被设置成以下一组中的至少一个:
游戏杆、方向盘或远程转向控制台,用于主动地控制移动;
远程控制手柄,用于启用并控制行驶和转向机构;以及
手势识别器,用于允许对所述基座的移动进行手势控制。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的基座,其中,所述轮控制器包括程序,所述程序用于执行以下一组中的至少一种预定的旋转:
i)所述基座围绕被布置在所述基座的中心的所述虚拟旋转点的旋转;
ii)所述基座围绕被布置在所述基座的前端的前面的所述虚拟旋转点的旋转;以及
iii)所述基座围绕被布置在所述基座的后端之外的所述虚拟旋转点的旋转。
8.一种移动式X射线成像系统(100),包括:
根据前述权利要求中的任一项所述的基座(10);和
具有X射线源(104)和X射线探测器(106)的X射线成像装置(102);
其中,所述X射线成像装置包括支撑结构(108);其中,至少所述X射线源被安装到所述支撑结构上;以及
其中,所述支撑结构被可移动地安装到所述基座的安装结构上。
9.根据权利要求8所述的X射线成像系统,其中,所述支撑结构包括C型臂(110),并且所述X射线源和所述X射线探测器安装到所述C型臂的相对两端;
其中,所述C型臂由套筒状的安装座(112)可滑动地保持,所述安装座能够围绕水平旋转轴线(114)旋转;
其中,所述水平旋转轴线和所述X射线源与所述X射线探测器之间的中心线(116)在相交点处相互交叉;以及
其中,所述套筒状的安装座能够围绕竖直旋转轴线旋转。
10.根据权利要求8或9所述的X射线成像系统,其中,所述移动式基座的所述虚拟旋转点和所述相交点能够以竖直的方式对齐。
11.根据权利要求8至10中的任一项所述的X射线成像系统,其中,设置碰撞控制器(21),所述碰撞控制器被配置成探测当前旋转路径中的障碍物;以及
其中,所述轮控制器被配置成在所述轮围绕其竖直轴线的取向上调整所述轮,使得提供调整后的路径,从而避免与探测到的所述障碍物发生碰撞。
12.一种用于移动根据权利要求1至7中的任一项所述的基座或根据权利要求8至11中的任一项所述的移动式X射线成像系统的基座的方法(200),所述方法包括以下步骤:
所述控制器使所述后侧轮中的至少两个独立地、主动地转向(202);和
所述控制器使所述后侧轮中的所述至少两个主动地行驶(204);
其中,转向和行驶致使所述基座围绕与所述基座的纵向中心线对齐的虚拟旋转点旋转。
13.一种用于控制根据权利要求1至11中的任一项所述的设备的计算机程序单元,当所述计算机程序单元被处理单元执行时,所述计算机程序单元适于执行根据权利要求11或12所述的方法的步骤。
14.一种存储有根据权利要求13所述的程序单元的计算机可读介质。
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