CN116158772A - 用于x射线成像系统的通用定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有通用定位系统的X射线系统，包括：多自由度顶置支撑系统，其安装在X射线系统的一位置内；第一成像设备，其位于顶置支撑系统上；多自由度壁架，其设置在X射线系统的该位置内，壁架包括动力模块和可操作地连接到动力模块的多个可移动构件，多个可移动构件能够由动力模块操作以使壁架在该位置的地板上方移动；第二成像设备，其安装到壁架；台，其设置在X射线系统的该位置内，台包括设置在该位置的地板上的基部以及在一个端部处固定到基部的支撑表面；和工作站，其包括被配置为向通用定位系统发送控制信号以及从通用定位系统接收数据信号的处理单元。

Description

用于X射线成像系统的通用定位系统

技术领域

本公开涉及X射线系统，并且更具体地讲，涉及适于适应各种患者位置的X射线系统。

背景技术

各种设计的多个X射线成像系统是已知的并且目前正在使用。此类系统通常基于指向感兴趣受检者的X射线的生成。X射线横贯受检者并撞击在检测器(例如，胶片、成像接受器、或便携式暗盒)上。检测器检测被受检者的介入结构衰减、散射或吸收的X射线。例如，在医疗成像背景中，此类系统可以用于可视化受检者的内部结构、组织和器官以用于筛查或诊断疾病的目的。

X射线系统可以是固定的或移动的。固定放射线照相术系统通常利用X射线源，该X射线源可移动地安装到要获得X射线的区域中的天花板。在一种现有技术配置中，放射线照相术系统是图1所示的顶置管支撑X射线系统100。顶置管支撑件通常包括X射线源110附接到的柱105，该柱耦接到顶置矩形桥接件115，该矩形桥接件沿着垂直于桥接件115取向的导轨或管的系统120行进。耦接到桥接件115的输送机构125操作以沿着纵向水平轴线移动柱105，而导轨系统120允许桥接件115沿着相同平面中的横向水平轴线行进。导轨系统120通常包括前导轨120a、后导轨120b，以及安装到容纳固定放射线照相术系统的房间或套房的天花板的线缆消毒盖布导轨(未示出)。在一些安装中，顶置管支撑系统100可安装到固定到天花板的撑条系统以使得X射线源110能够相对于固定台130或固定壁架135取向，该固定台或固定壁架将检测器140保持在其上以便获得定位在其上或附近的患者145的期望图像。

然而，顶置管支撑系统100的部件的生产和安装可能是昂贵的。另外，将X射线源从顶置管支撑系统100的停放位置定位在患者的解剖特征上方可能是耗时的，因为所穿过的纵向距离和横向距离以及用于驱动顶置管支撑部件的马达的固定速度。此外，顶置管支撑系统具有有限数量的自由度，从而使得难以对患者解剖结构的一些方面进行成像。

图1的顶置管支撑件的替代形式是已经开发的在图2中示出并且在名称为“带有x射线源的机器人臂(Robotic Arm With X-ray Source)”的美国专利号10,743,827中公开的固定机器人臂X射线系统200，该专利出于所有目的明确地整体以引用方式并入本文。固定X射线系统200包括机器人臂202、工作站204、固定台206、固定壁架208，以及可定位在台206或壁架208中的一者内的检测器210。机器人臂202可安装到放射线照相术套房的墙壁或地板或天花板212，以便使得设置在机器人臂202的与天花板212相对的端部上的X射线源214能够相对于检测器210取向以产生定位在检测器210正前方的患者205的期望部分的X射线图像。

机器人臂202的使用提供了对能够用于移动X射线源214的自由度的显著增强，以便将X射线源214适当地定位成与设置在台206或壁架208上的检测器210对准。台206可包括用于保持检测器210的斗216或其他设备并且可被机动化以用于旋转和竖直移动。例如，工作站204可操作台206以在扫描规程期间将患者205定位在相对于X射线源214的特定位置或取向。工作站204还可操作以从检测器210接收信号以用于生成由扫描规程产生的图像。

此外，为了进一步增强由系统200提供的自由度，壁架208可包括安装在竖直柱220上的横向突出构件218。横向突出构件218可以是可垂直移动的和/或可调整的，并且可固定在任何合适的高度以提供患者205的期望区域的适当图像。横向突出构件218的远侧端部可包括用于保持检测器210的可倾斜斗222。

然而，尽管X射线源110、214的定位可使用顶置管支撑系统100或机器人臂202以及与其一起采用以定位检测器210的台206和壁架208的调整能力来进行调整，但在许多情况下，系统100、200获得患者205的期望图像的能力仍然受到系统100、200的构造的限制。

具体地讲，这些成像系统100、200的一个缺点是，在紧急情况或创伤情况下，通常不方便将患者205重新定位在台206上和/或壁架208前方。因此，典型定位系统100、200难以在不移动患者205的情况下完成所需的成像检查以便获得患者205的期望图像。

另外，在许多情况下，需要在患者205处于站立姿势时执行3D成像检查以便例如针对某些临床需求来查看自然关节或脊柱的细节。然而，患者205的站立姿势不能由经典3D成像过程/系统(诸如计算机断层摄影(CT)或磁共振成像(MRI)系统)适应，这些成像过程/系统要求患者205躺在患者支撑件/台206上，由此防止系统的围绕患者205的完整3D扫描场。具体地讲，由于通常小于45°的有限激发和扫描角度，利用一般放射线照相设备(即X射线源110、214)的当前断层融合不能获得清晰图像。对于完整的断层摄影扫描，期望能够具有180°或更大的扫描角度。

此外，在一些情况下，当需要将患者与操作者隔离以避免潜在感染时，需要控制X射线系统100、200与独立控制室的定位。然而，虽然X射线源110、214可从控制室移动，但当患者205设置在台206上时，仍然要求操作者移动台面以将X射线源110、214的视场(FOV)定位在待成像的患者204的期望区域或感兴趣场(FOI)上方。

在关于这些缺点的一个发展中，已经开发出包括两个天花板悬架系统(一个用于支撑和移动X射线源，并且另一个用于支撑和移动检测器)的特定X射线系统。然而，这些系统的成本和复杂性均显著增加，使得两个天花板悬架系统对于许多环境而言不实用。

因此，期望开发克服现有技术的这些限制的用于相对于患者定位X射线源和X射线检测器的改进系统和方法。

发明内容

根据本公开的示例性实施方案的一个方面，一种具有通用定位系统的X射线系统包括：多自由度顶置支撑系统，所述多自由度顶置支撑系统适于安装到所述X射线系统的位置内的表面；第一成像设备，所述第一成像设备安装在所述顶置支撑系统上；多自由度壁架，所述多自由度壁架设置在所述X射线系统的所述位置内，所述壁架包括动力模块和可操作地连接到所述动力模块的多个可旋转构件，所述多个可旋转构件能够由所述动力模块旋转以使所述壁架在所述位置的地板上方移动；第二成像设备，所述第二成像设备安装到所述壁架；台，所述台设置在所述X射线系统的所述位置内，所述台包括设置在所述位置的所述地板上的基部以及在一个端部处固定到所述基部的支撑表面；和工作站，所述工作站包括处理单元，所述处理单元被配置为向所述顶置支撑系统、所述第一成像设备、所述壁架、所述第二成像设备和所述台发送控制信号并且从其接收数据信号。

根据本公开的示例性实施方案的又一方面，X射线成像的方法包括以下步骤：提供具有通用定位系统的X射线成像系统，所述X射线成像系统具有：多自由度顶置支撑系统，所述多自由度顶置支撑系统适于安装到所述X射线系统的位置内的表面；第一成像设备，所述第一成像设备安装在所述顶置支撑系统上；多自由度壁架，所述多自由度壁架设置在所述X射线系统的所述位置内，所述壁架包括动力模块和可操作地连接到所述动力模块的多个可旋转构件，所述多个可旋转构件能够由所述动力模块旋转以使所述壁架在所述位置的地板上方移动；第二成像设备，所述第二成像设备安装到所述壁架；台，所述台设置在所述X射线系统的所述位置内，所述台包括设置在所述位置的所述地板上的基部以及在一个端部处固定到所述基部的支撑表面；轨道，所述轨道设置在所述位置的所述地板上并且所述壁架设置在所述轨道上；和工作站，所述工作站包括处理单元，所述处理单元被配置为向所述顶置支撑系统、所述第一成像设备、所述壁架、所述第二成像设备和所述台发送控制信号并且从其接收数据信号，邻近所述轨道定位患者；将所述第一成像设备移动到邻近所述患者的位置中；将所述第二成像设备移动到邻近所述患者的位置中，其中所述第二成像设备相对于所述患者定位成与所述第一成像设备相对；以及执行X射线成像规程以获得所述患者的X射线图像。

从以下结合附图进行的详细描述中，本发明的这些和其他示例性方面、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

附图示出了当前设想的实践本发明的最佳模式。

在附图中：

图1示出了利用顶置管支撑系统的现有技术成像系统的示意图；

图2示出了利用机器人臂管支撑系统的现有技术成像系统的示意图；

图3是根据本发明的示例性实施方案的包括具有通用定位系统的成像系统的放射线照相术套房的等轴视图；

图4是与图3的成像系统和通用定位系统一起利用的壁架的等轴视图；并且

图5是沿图4的线5-5截取的局部剖开的横截面视图；

图6是类似于图5的局部剖开的横截面视图，示出了壁架的另选示例性实施方案；

图7是根据图3的包括具有通用定位系统的成像系统的放射线照相术套房在台前/后(AP)模式下的等轴视图；

图8是根据图3的包括具有通用定位系统的成像系统的放射线照相术套房在台横向模式下的等轴视图；

图9是根据图3的包括具有通用定位系统的成像系统的放射线照相术套房在台三维(3D)模式下的等轴视图；

图10是根据图3的包括具有通用定位系统的成像系统的放射线照相术套房在另选台3D模式下的等轴视图；

图11是根据图3的包括具有通用定位系统的成像系统的放射线照相术套房在壁架3D模式下的等轴视图。

具体实施方案

在下面将描述一个或多个具体的实施方案。为了提供这些实施方案的简明描述，可能未在说明书中描述实际具体实施的所有特征。应当理解，正如在任何工程或设计项目中一样，在任何此类实际具体实施的开发中，必须做出众多具体实施特定的决策以实现开发者的具体目标，诸如遵守可能在具体实施间不同的系统相关和业务相关的约束。此外，应当理解，此类开发努力可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开的普通技术人员来说仍然是设计、制作和制造的常规任务。

当介绍本发明的各种实施方案的要素时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在意指存在一个或多个这种要素。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在是包含性的，并且意指除了列出的要素之外可能存在附加要素。此外，以下讨论中的任何数值示例旨在非限制性的，并且因此附加的数值、范围和百分比在所公开的实施方案的范围内。如本文所用，术语“基本上”、“大体”和“大约”指示相对于适合于实现部件或组件的功能目的的理想期望状况，在可合理地实现的制造和组装公差内的状况。而且，如本文所用，“电耦接”、“电连接”和“电通信”意指所引用的元件直接或间接连接，使得电流可从一者流动到另一者。该连接可包括直接导电连接(即，没有介入的电容、电感或有源元件)、电感连接、电容连接和/或任何其他合适的电连接。可能存在介入部件。如本文所用，术语“实时”意指用户感测为足够即时或使得处理器能够跟上外部过程的处理响应性水平。

图3示出了根据所公开的实施方案的包括具有通用定位系统304的固定X射线系统302的放射线照相术套房300的示例性实施方案。X射线系统302包括设置在工作站410上以用于控制X射线系统302的各种部件的移动和操作的合适控制子系统(未示出)。

X射线系统302被形成有：第一成像设备306，该第一成像设备可以是X射线管或检测器，其通过可移动安装件305固定到套房300的一部分或其中设置有X射线系统302的其他位置，诸如套房300的墙壁或天花板308，其中可移动安装件可以是顶置支撑系统310或机器人臂、台312、壁架314；和第二成像设备342，该第二成像设备可以是形成第一成像设备306的X射线管或检测器中的另一者。顶置支撑系统310为第一成像设备306提供五(5)个单独的自由度/轴的自动或手动定向移动，并且具体地允许沿着顶置支撑系统310的悬挂轨道311的横向和纵向移动、经由附接到悬挂轨道311并可沿着悬挂轨道移动的伸缩柱313的竖直移动、由柱313的旋转提供的相对于柱313的旋转移动，以及由设置在柱313与第一成像设备306之间的枢转机构315提供的角移动。顶置支撑系统310还包括合适的位置监测器316，以便提供关于设置在顶置支撑系统310上的第一成像设备306的位置的准确且精确的位置信息。

还应当理解，固定X射线系统302还可包括适合于实现所公开的实施方案的其他部件。术语放射线照相术套房通常是指被配置用于通常使用X射线成像技术来执行放射线照相术规程的一个或多个房间。示例性放射线照相术规程可包括但不限于计算机断层摄影术(CT)、计算机轴向断层摄影术(CAT)扫描和荧光镜透视检查。

现在参见图3至图6，通用定位系统304包括设置在套房300的地板100上的轨道318。轨道318可根据需要形成，并且在所示的示例性实施方案中包括从轨道318的一个端部324延伸到终止于轨道318的相对端部328处的弯曲区段326的直线区段322。轨道318的弯曲区段326穿过直线区段322与第二端部328之间的至少180°的弧线，但根据需要，弯曲区段326的任何更大或更小长度的弧也被设想为在本公开的范围内，连同直线区段322和/或弯曲区段326的任何其他组合或布置。壁架314设置在轨道318上，使得壁架314可沿着轨道318在轨道318的相对端部324、328之间移动。

在图4所示的示例性实施方案中，壁架314(诸如在中国专利申请号CN113520414A中公开，该专利申请全文出于所有目的明确地以引用方式并入本文)包括其上具有多个支撑轮或脚轮332的可移动基部330、从基部330向上延伸的固定柱334、附接到固定柱334的可移动或可延伸柱336，以及与固定柱334相对的设置在可移动柱336上的滑架338。滑架338包括与可移动柱336相对地从滑架338向外延伸的支撑臂340，其中臂340支撑与滑架338相对的第二成像设备342。支撑臂340包括与滑架338相邻的旋转模块344以及旋转模块344与第二成像设备342之间的倾斜模块346。

壁架314为第二成像设备342提供五(5)个自由度/轴的移动，如图4所示。第一，由于可移动柱336相对于固定柱334的移动或滑架338相对于可移动柱336的移动中的一者或两者，第二成像设备342可在箭头A所指示的竖直方向上移动。第二，通过固定柱334相对于基部330的旋转，第二成像设备342可在箭头B所指示的旋转方向上围绕竖直轴线移动。第三，由于支撑臂340的旋转模块344的操作，第二成像设备342可在箭头C所指示的方向上围绕第一水平轴线旋转。第四，由于支撑臂340的倾斜模块346的操作，第二成像设备342可在箭头D所指示的方向上围绕垂直于第一水平轴线的第二水平轴线倾斜。第五，由于基部330的移动，第二成像设备342可在箭头E所指示的水平方向上移动。

为了控制第二成像设备342相对于壁架314的定位，壁架314包括设置在其上的控制设备348。在一些实施方案中，控制设备348包括控制电路板350，该控制电路板用于接收由X射线成像系统302的工作站410发送的有线或无线控制信号并且控制壁架314中的对应部件或模块。具体地讲，控制设备348可接收控制信号以使得控制设备348能够操作壁架314上的驱动模块352，其中驱动模块352由可操作地连接到壁架314的各种可移动部件的马达354形成。例如，当由控制设备348接收的控制信号包括当前扫描所需的第二成像设备342的高度和角度时，控制设备348可操作马达352以通过壁架314的不同部件的移动将第二成像设备342定位在预设的高度和旋转角度。控制设备348可另外供应与通过控制设备348的操作定位的第二成像设备342的位置有关的准确且精确的位置数据。

现在参见图5和图6，壁架314的基部330直接设置在轨道318上方以便使得轨道318能够引导基部330以及因此壁架314沿轨道318的移动。在基部330的一个示例性实施方案中，基部330包括壳体356，轮332以任何合适的方式可旋转地固定到该壳体以使得轮332能够相对于壳体356自由旋转，同时支撑基部330和壁架314的其余部分的重量。在壳体356内，基部330包封动力模块358，该动力模块与基部330接合并且可操作以使基部沿着轨道318移动。

在图5的示例性所示实施方案中，轨道318形成有固定到套房300的地板1000的基板360。基板360通过合适的锚定件(未示出)固定在地板1000上以防止基板360相对于地板1000移动。基板360可形成为具有足以使基部330上的脚轮332支撑在基板360上或支撑在相对于基板360固定的专用支撑表面(未示出)上的宽度，以便保持壁架314相对于基板360和轨道318的对准。

基板360还支撑与地板1000相对的齿轮齿条362。齿条362包括沿齿条362的一侧定位的多个均匀间隔开的齿364，并且支撑与基板360相对的导轨366。导轨366包括位于导轨366的相对侧上的一对接合表面368。

为了接合轨道318，动力模块358具有框架构件370，该框架构件设置在导轨366上方并且形成基部330的壳体356的一部分。框架构件370通过一个或多个稳定构件371定位在导轨366上方，该一个或多个稳定构件在所示的示例性实施方案中形成为一对辊372，该对辊与导轨366的每一侧上的接合表面368接合并且通过在辊372和框架构件370之间延伸的轴374连接到框架构件370。辊372通过轴374固定到框架构件370，但可在轴374上自由旋转，使得辊372可沿接合表面368移动，同时将框架构件370保持在导轨366上方的稳定位置。

框架构件370还包括从框架构件370向外延伸的驱动轴376。驱动轴376与辊轴374间隔开并且包括与框架构件370相对设置的可旋转构件或小齿轮/齿轮378。齿轮378包括与齿轮齿条362上的齿364接合的多个周边齿380。驱动轴378可操作地连接到支撑在框架构件370上的齿轮箱或传动装置382，该框架构件继而可操作地连接到马达384。马达384以任何合适的方式来提供动力，诸如通过设置在框架构件370上的壳体356内并且连接到马达384的可再充电电池386。另选地，马达384可由直接电源提供动力，例如通过使用线缆链或线缆消毒盖布(未示出)与马达384的电连接，该线缆链或线缆消毒盖布在一个端部处连接到壁架314，并且沿着顶置支撑系统310在相对端部处连接到电源(未示出)，其中用于线缆链或消毒盖布的导向设备(未示出)平行于轨道318固定以结合壁架314沿轨道318的移动来控制线缆链或消毒盖布的移动。

马达384的操作由可操作地连接到马达384的控制设备348控制。因此，当驱动轴376通过在控制设备348的控制下操作马达384而旋转时，齿轮378旋转并且齿轮378上的齿380与齿条362上的齿364的接合致使辊372沿导轨366的接合表面368移动。框架构件370以此方式移动，框架构件370和壳体356以精密控制的方式沿着轨道318移动以确保基部330和壁架314在期望的地方准确定位。

为了跟踪基部330沿轨道318的精确定位，框架构件370还在其上支撑位置检测器388。位置检测器388能够确定基部330并且因此壁架314沿着轨道318的确切位置，以使得能够在成像规程期间精确定位第二成像设备342。在一个实施方案中，位置检测器388可采用与编码器轴(未示出)或电位计轴(未示出)连接并且与齿条362接合的另一个小齿轮(未示出)的形式，以基于编码器/电位计轴的感测旋转来提供关于动力模块358相对于轨道318的位置的数据。在另选的示例性实施方案中，如图5所示，位置检测器388被形成有根据与轨道318的交互获得位置数据的传感器390。传感器390可以是磁传感器、相机、激光传感器或雷达传感器，并且可检测来自轨道318的磁信号，可查看轨道318上存在的位置指示，或者可使用激光或雷达定位数据来检测动力模块358/基部330/壁架314相对于轨道318或套房300内的其他地标的位置。

在其中马达384的电源由设置在基部330的壳体356内的电池386提供的实施方案中，为了对电池386进行再充电，电池386可被移除和替换或在壳体356内原位充电，诸如通过将合适的电源(未示出)插入到用于电池386的插座(未示出)中。现在参见图6的所示示例性实施方案，为了以另选方式对壳体356内的电池386进行再充电，沿轨道318设置多个对接站或点392。例如，用于电池充电的两个对接点392可与轨道318的每个端部324、328处或附近的一个对接点一起采用。对接站392包括邻近且平行于轨道318固定在地板1000上的静止导体导轨394。导体导轨394连接到电源(未示出)并且包括设置在导轨394上的一对触点396。滑动导体滑架398固定到框架构件370，并且包括与框架构件370相对定位并可定位成与触点396接合的板400。滑动导体滑架398可操作地连接到电池386，使得当板400与触点396进行接触时，电力从导体导轨394通过滑动导体滑架398流动到电池386。虽然导体导轨394邻近轨道318的每个端部324、328设置，但在另选的实施方案中，导体导轨394可在轨道318的较长部分上方或沿着整个轨道318延伸，以确保更恒定地向电池386供应电力。在另选实施方案中，动力模块358可省去电池386，其中电力通过经由滑架398与导体导轨394的连接经由连续电源直接供应给第二成像设备342和马达384。此外，控制设备348、动力模块358和/或第二成像设备342的控制信号可沿着导体导轨394发送，该导体导轨可与轨道318分开形成或作为轨道的一部分形成。

现在参见图3，台312被构造成机动化并且能够在任何数量的方向上移动。台312包括基部402和支撑表面406，该基部附接到设置在地板1000上的一个或多个导轨，并且如图3的示例性实施方案所示，一对导轨404，该支撑表面与导轨404相对地安装到基部402。导轨404可形成有任何合适的结构，诸如与先前针对轨道318所述的结构类似的结构，并且邻近轨道318定位。在所示的示例性实施方案中，导轨404被取向成彼此平行，并且被定位成一个导轨404以垂直于轨道318的取向紧邻轨道318的端部324。基部402与导轨404的连接可类似于针对壁架314与轨道318的附接所述的连接以便将基部402牢固地定位在导轨404上，但也可为使得基部402能够以牢固且精密可控的方式沿着导轨404移动的任何其他合适连接机构。

基部402可伸缩地或以任何其他合适的方式延伸以根据需要增加基部402的高度，由此升高患者1002可定位在其上的支撑表面406。另外，支撑表面406在一个端部408处安装到基部402，使得支撑表面406可相对于基部402在支撑表面406垂直于导轨404取向(图3)的位置与支撑表面406平行于导轨404取向(图10)的位置之间旋转。另外，当顶置支撑系统310支撑第一成像设备306并且壁架318支撑第二成像设备342时，台312可形成为没有用于将检测器放置在台312内并且更具体地放置在支撑表面406内的任何斗或其他合适连接点，由此极大地简化支撑表面406的构造。

基部402包括动力机构409，该动力机构使得基部402和/或支撑表面406相对于基部402的位置能够通过发送到动力机构409的信号来控制。动力机构409也可操作以沿导轨404移动基部402。这样，在使用X射线系统302的成像规程之前和/或期间，可根据需要调整和/或控制基部402的高度、支撑表面406的位置，以及基部402沿导轨404的位置。另外，为了监测基部402的位置，并且因此监测支撑表面406和患者1002沿着导轨404的位置，动力机构409可包括类似于与壁架314和轨道318一起利用的位置检测器388的位置检测机构411，以准确地确定基部402/支撑表面406/以俯卧位置设置在支撑表面406上的患者1002沿导轨404的位置。

顶置支撑系统310、第一成像设备306、壁架314、第二成像设备342和台312中的每一者可操作地连接到工作站410，从而形成通用定位系统304的一部分，该工作站在示例性实施方案中远离X射线系统302和通用定位系统304设置，诸如在放射线照相术套房300之外的位置处。工作站410可包括计算机415、一个或多个输入设备420(例如，键盘、鼠标、或其他合适的输入装置)，以及一个或多个输出设备425(例如，显示屏或提供来自工作站410的数据的其他设备)。工作站410可从操作者或从计算机415的存储器430和处理器435接收命令、扫描参数和其他数据。计算机415/处理器435可使用命令、扫描参数和其他数据以通过合适的有线或无线控制接口440与顶置支撑系统310、第一成像设备306、台312、壁架314和第二成像设备342交换控制信号、命令和数据，该有线或无线控制接口连接到固定X射线系统302的这些部件中的每一者。例如，控制接口440可向顶置支撑系统310、第一成像设备306、台312、壁架314和第二成像设备342中的一者或多者提供控制信号并从其接收图像、位置或其他数据信号。

工作站410可控制由X射线源306或342产生的辐射的频率和量、检测器306或342的灵敏度以及台312和壁架314的位置以便促进扫描操作。来自检测器306或342的信号可被发送到工作站410以用于处理。工作站410可包括用于处理来自检测器306或342的信号的图像处理能力，以产生实时2D或3D图像的输出以用于在该一个或多个输出设备425上显示。另外，利用由顶置支撑系统310和壁架314中的每一者提供的5个运动轴，通用定位系统304使得X射线系统302能够仅通过单个检测器306、342执行壁架规程的经典台成像。此外，顶置支撑系统310、台312和壁架314自动操作的能力为利用通用定位系统304的X射线成像系统302提供了完全远程控制(诸如经由工作站410)X射线成像系统302的能力。

利用由定位系统304提供的移动能力和准确性，X射线系统302可被定位成使用第一成像设备306和第二成像设备342以各种配置获得X射线图像，如图7至图11所示，在其中的每一者中为了清楚起见，移除了顶置支撑系统310的结构。

最初，如图7所示，通用定位系统304可操作以将台312、第一成像设备306和第二成像设备342设置成台前/后(AP)模式。如图所示，如来自工作站410的自动或手动控制信号所指示，通用定位系统304可沿轨道318移动壁架314以将壁架314定位成与台312的支撑表面406对准。在沿轨道318移动期间或之后，壁架314可使固定柱334朝向支撑表面406旋转，使用可移动柱336和滑架338中的一者或两者将第二成像设备342降低到支撑表面406下方，并且可使用支撑臂340的旋转模块344和/或倾斜模块346将第二成像设备342旋转或倾斜成与支撑表面406平行的取向。第一成像设备306可使用顶置支撑系统310以及由壁架314上的位置检测器388提供给工作站410的关于壁架314和第二成像设备342的确切位置的定位数据而设置在与第二成像设备342对准的位置。根据由通用定位系统304提供的第一成像设备306和第二成像设备342的初始位置，系统304可操作第一设备306和第二设备342以获得患者1002的期望图像。系统304可附加地使壁架314沿轨道318穿过到达沿支撑表面406的其他位置，连同顶置支撑系统310的对应移动，以相对于待成像患者1002的其他区域定位第一设备306和第二设备342。

现在参见图8，通用定位系统304可附加地使得X射线成像系统302的部件能够以横向台模式操作。具体地讲，类似于AP台模式，通用定位系统304可沿轨道318移动壁架314以将壁架314定位成与台312的支撑表面406对准。在沿轨道318移动期间或之后，壁架314可使用可移动柱336和滑架338中的一者或两者将第二成像设备342升高或降低成与支撑表面406上的患者1002对准，并且可使用支撑臂340的旋转模块344和/或倾斜模块346将第二成像设备342旋转或倾斜成与支撑表面406垂直的取向。第一成像设备306可使用顶置支撑系统310和壁架314/第二成像设备342的位置信息而与第二成像设备342对准以便获得患者1002的期望图像。通用定位系统304还可使用顶置支撑系统310来沿着轨道318移动壁架314/第二成像设备342，连同第一成像设备306的对应移动，以获得患者1002的附加图像。

由于通用定位系统304能够使第一成像设备306和第二成像设备342在工作站410的引导下围绕支撑表面406彼此一致地移动，通用定位系统304使得X射线成像系统302能够操作以执行3D成像或计算机断层摄影规程。如图9所示，通用定位系统304最初可沿轨道318移动壁架314以将壁架314和第二成像设备342定位成与支撑表面406上的患者1002对准。然后，第二成像设备342可位于支撑表面406上的患者1002正下方的适当位置，其中第一成像设备306移动成与第二成像设备342对准，类似于图7中用于台AP模式的方式。在发起3D成像规程时，工作站410可使第二成像设备342围绕支撑表面406上的患者1002以弧线从患者1002下方移动到患者1002上方，同时使第一成像设备306以对应的弧线从患者1002上方移动到患者1002下方，每一者根据由工作站410采用/包含在工作站内的合适断层摄影算法所限定的一组步进角以连续方式进行。第一成像设备306和第二成像设备342可在第一成像设备306和第二成像设备342的移动期间在任何数量的位置处操作，以便获得由工作站410利用以生成患者1002的选定区域的3D图像的图像数据。另外，如图9所示，为了将第一成像设备306和第二成像设备342的弧线的旋转中心保持在患者1002的期望区域或感兴趣场(FOI)上，通用定位系统304经由工作站410可以使用从壁架314和顶置支撑系统310中的一者或两者提供的关于第一成像设备306和第二成像设备342的位置的位置数据来沿导轨404移动台312的基部402。另外，为了对设置在支撑表面406中的患者1002的不同区域进行成像，通用定位系统304可使壁架314/第二成像设备342沿轨道318移动成与患者1002的选定区域对准，连同顶置支撑系统310/第一成像设备306的位置的对应偏移，以执行附加的3D扫描或成像规程。

作为图9所示的3D成像规程的替代方法，在图10中，台312的支撑表面406可在基部402上方旋转成垂直于轨道318的取向。台312可沿导轨404移动以将台312定位在整个感兴趣场(FOI)位于由通用定位系统304限定的成像范围内的位置处。一旦正确定位，为了在工作站410的控制下执行3D成像/断层摄影，壁架314就沿着轨道318移动以将第二成像设备342定位成与支撑表面406上的患者1002的FOI对准，同时利用顶置支撑系统310将第一成像设备306移动到与第二成像设备342相对的位置。壁架314和顶置支撑系统310可以与用于图9的实施方案中的先前3D成像过程的方式类似的方式围绕FOI的中心旋转第一成像设备306和第二成像设备342，但不同之处在于保持支撑表面406静止，并且使用工作站410以使用顶置支撑系统310来控制第一成像设备306的纵向、竖直和管角度的多轴运动，并且使用壁架314来控制第二成像设备342沿轨道318的倾斜、竖直和行进运动。

现在参见图11，在使用通用定位系统304以通过X射线成像系统302执行成像规程的又另一个实施方案中，壁架314可沿轨道318移动到弯曲区段326上。在壁架314的该位置中，患者1002可邻近壁架314以站立或竖立姿势定位，以便在该竖立姿势中对患者1002成像。第二成像设备342可以前述方式在壁架314上移动以便将第二成像设备342定位成与患者1002的FOI对准。顶置支撑系统310还可移动第一成像设备306以将第一成像设备306定位成与第二成像设备342相对以便对FOI执行X射线成像扫描/规程，诸如前/后成像规程或横向成像规程。

另外，在如通用定位系统304所启用的图11中的X射线成像系统302的该配置中，当患者1002被设置在距整个弯曲部分326等距的指定焦点1004处时(该弯曲部分在所示的示例性实施方案中被成形为圆的一半，其中焦点1004位于半圆的中心处)，壁架314可在工作站410的控制下移动以使壁架314和第二成像设备342围绕弯曲区段326的整个弧形移动，连同由顶置支撑系统310进行的第一成像设备306的对应移动，以使得能够在处于竖立或站立位置的患者1002中执行3D X射线成像/断层摄影规程。

在图11中的X射线成像系统302和通用定位系统304的任一操作模式中，为了在执行成像规程时帮助将患者支撑在稳定的静止位置，在一些实施方案中，透明塑料管或屏障1006可围绕患者1002定位。屏障1006被设计成用不同的支撑结构1008(诸如手和/或颌架)支撑患者1002。在屏障1006包括颌架的实施方案中，屏障1006使得具有通用定位系统304的X射线成像系统302能够操作以提供患者1002的牙科图像，而不需要专门的牙科成像设备。

在本公开的又一个示例性实施方案中，通用定位系统304可采用全向轮(未示出)作为壁架314的基部330上的连接到动力模块358的可旋转构件。全向轮将不需要轨道318、脚轮332和齿轮378，并且将允许壁架314在放射线照相术套房300内的地板1000上完全自由移动。关于设置在壁架314上的位置传感器388(雷达、相机、激光器、磁轨道传感器等)和台312的已知位置以及台312的支撑表面406上的患者1002，工作站410可操作动力模块358以使全向轮以一定方式转动，从而将壁架314移动到期望位置以用于对患者1002的FOI执行成像规程。由于全向轮通常成形为球体，因此当壁架围绕放射线照相术套房300移动时，全向轮可充分支撑壁架314的重量。

在本发明的又一个示例性实施方案中，轨道318可形成有任何期望数量和配置的直线区段322和弯曲区段326。例如，轨道318可包括：多个直线区段322，该多个直线区段任选地彼此互连以适应壁架314相对于设置在放射线照相术套房300内的一个或多个台312的多个取向；连同一个或多个弯曲区段326，该一个或多个弯曲区段连接到直线区段322和/或使直线区段互连并且限定用于患者1002的竖立或站立成像的一个或多个点1004。

在通用定位系统304的部件用于X射线成像系统302的情况下，其还能够获得患者1002的多种类型的图像，而不必将患者1002移动到不同的地点或方位。更具体地讲，通过使用顶置支撑系统310的第一成像设备306、使用壁架314和轨道318的第二成像设备342以及使用基部402和导轨404的支撑表面406的移动能力和程度，可对俯卧躺在支撑表面406上的患者1002执行前/后、横向和3D/断层摄影成像规程中的每一者，而不必使患者1002相对于支撑表面406移动。

最后，还应当理解系统302、304可包括必要的计算机、电子器件、软件、存储器、存储装置、数据库、固件、逻辑/状态机、微处理器、通信链路、显示器或其他视觉或音频用户界面、打印设备、以及用于执行本文所述功能和/或实现本文所述结果的任何其他输入/输出接口。例如，如前所述，系统可包括至少一个处理器/处理单元/计算机和系统存储器/数据存储结构，其可包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。系统的至少一个处理器可包括一个或多个常规微处理器和一个或多个辅助协处理器，诸如数学协处理器等。本文讨论的数据存储结构可包括磁性、光学和/或半导体存储器的适当组合，并且可包括例如RAM、ROM、闪存驱动器、诸如压缩盘的光盘和/或硬盘或驱动器。

另外，将计算机/控制器适配为执行本文公开的方法的软件应用程序/算法可从计算机可读介质读入至少一个处理器的主存储器中。如本文所用，术语“计算机可读介质”指的是提供或参与向系统302、304的至少一个处理器(或本文所述的设备的任何其他处理器)提供指令以供执行的任何介质。此类介质可采用许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质包括例如光学、磁性或光磁盘，诸如存储器。易失性介质包括通常构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、RAM、PROM、EPROM或EEPROM(电子可擦除可编程只读存储器)、FLASH-EEPROM、任何其他存储器芯片或盒式磁带、或计算机可从中进行读取的任何其他介质。

虽然在实施方案中，对软件应用程序中的指令序列的执行致使至少一个处理器执行本文所述的方法/过程，但可使用硬连线电路代替软件指令或与该软件指令结合以用于实现本发明的方法/过程。因此，本发明的实施方案不限于硬件和/或软件的任何特定组合。

应当理解，本公开的前述组合物、设备和方法不限于特定实施方案和方法，因为这些可变化。还应当理解，本文所用的术语仅用于描述特定示例性实施方案的目的，而非旨在限制本公开的范围，本公开的范围将仅由所附权利要求书限制。

Claims (15)

1.一种具有通用定位系统(304)的X射线系统(302)，包括：

-多自由度顶置支撑系统(310)，所述多自由度顶置支撑系统适于安装到所述X射线系统(302)的位置(300)内的表面(308)；

-第一成像设备(306)，所述第一成像设备安装在所述顶置支撑系统(310)上；

-多自由度壁架(314)，所述多自由度壁架设置在所述X射线系统(302)的所述位置(300)内，所述壁架(314)包括动力模块(358)和可操作地连接到所述动力模块(358)的多个可移动构件(332,378)，所述多个可移动构件能够由所述动力模块(358)操作以使所述壁架在所述位置的地板(1000)上方移动；

-第二成像设备(342)，所述第二成像设备安装到所述壁架(314)；

-台(312)，所述台设置在所述X射线系统(302)的所述位置(300)内，所述台(312)包括设置在所述位置(300)的所述地板(1000)上的基部(400)以及在一个端部处固定到所述基部(400)的支撑表面(406)；和

-工作站(410)，所述工作站包括处理单元(435)，所述处理单元被配置为向所述顶置支撑系统(310)、所述第一成像设备(306)、所述壁架(314)、所述第二成像设备(342)和所述台(312)发送控制信号并且从其接收数据信号。

2.根据权利要求1所述的X射线系统(302)，还包括轨道(318)，所述轨道设置在所述位置(300)的所述地板(1000)上并且所述壁架(314)设置在所述轨道上。

3.根据权利要求2所述的X射线系统(302)，其中所述轨道(318)包括：

-一个或多个直线区段(322)；和

-一个或多个弯曲区段(326)。

4.根据权利要求2所述的X射线系统(302)，其中所述台(312)邻近所述轨道(318)的一个端部(324)设置。

5.根据权利要求4所述的X射线系统(302)，还包括一个或多个导轨(404)，所述一个或多个导轨设置在所述地板(1000)上并且所述台(312)可移动地安装到所述一个或多个导轨。

6.根据权利要求5所述的X射线系统(302)，其中所述一个或多个导轨(404)垂直于所述轨道(318)设置。

7.根据权利要求4所述的X射线系统(302)，其中所述支撑表面(406)能够相对于所述基部(402)旋转。

8.根据权利要求2所述的X射线系统(302)，其中所述动力模块(358)包括：

-马达(384)；

-驱动轴(376)，所述驱动轴可操作地连接在所述马达(384)和可旋转构件(332)之间；和

-电源(386)，所述电源可操作地连接到所述马达(384)以向所述马达(384)供电。

9.根据权利要求8所述的X射线系统(302)，其中所述可旋转构件(332,378)为驱动齿轮(378)并且所述轨道(318)包括与所述齿轮(378)接合的齿状齿条(362)。

10.根据权利要求8所述的X射线系统(302)，其中所述电源(386)可操作地连接到所述轨道(318)以便通过所述轨道(318)接收电力。

11.一种X射线成像的方法，包括：

-提供具有通用定位系统(304)的X射线成像系统(302)，所述X射线成像系统包括：

-多自由度顶置支撑系统(310)，所述多自由度顶置支撑系统适于安装到所述X射线系统(302)的位置(300)内的表面(308)；

-第一成像设备(306)，所述第一成像设备安装在所述顶置支撑系统(310)上；

-多自由度壁架(314)，所述多自由度壁架设置在所述X射线系统(302)的所述位置(300)内，所述壁架(314)包括动力模块(358)和可操作地连接到所述动力模块(358)的多个可移动构件(332,278)，所述多个可移动构件能够由所述动力模块(358)操作以使所述壁架在所述位置(300)的地板(1000)上方移动；

-第二成像设备(342)，所述第二成像设备安装到所述壁架(314)；

-台(312)，所述台设置在所述X射线系统(302)的所述位置(300)内，所述台(312)包括设置在所述位置(300)的所述地板(1000)上的基部(402)以及在一个端部处固定到所述基部(402)的支撑表面(406)；

-轨道(318)，所述轨道设置在所述位置(300)的所述地板(1000)上并且所述壁架(314)设置在所述轨道上；和

-工作站(410)，所述工作站包括处理单元(435)，所述处理单元被配置为向所述顶置支撑系统(310)、所述第一成像设备(306)、所述壁架(314)、所述第二成像设备(342)和所述台(312)发送控制信号并且从其接收数据信号；

-邻近所述轨道(318)定位患者(1002)；

-将所述第一成像设备(306)移动到邻近所述患者(1002)的位置中；

-将所述第二成像设备(342)移动到邻近所述患者(1002)的位置中，其中所述第二成像设备(342)相对于所述患者(1006)定位成与所述第一成像设备(306)相对；以及

-执行X射线成像规程以获得所述患者(1002)的X射线图像。

12.根据权利要求11所述的X射线成像的方法，其中邻近所述轨道(318)定位患者(1002)的步骤包括：在邻近所述轨道(318)的所述台(312)上将所述患者(1002)置于俯卧位置。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述台(312)可移动地安装到设置在所述地板(1000)上的一个或多个导轨(404)，并且其中执行X射线成像规程的步骤包括执行3D X射线成像规程。

14.根据权利要求12所述的X射线成像的方法，其中邻近所述轨道(318)定位患者(1002)的步骤包括：邻近所述轨道(318)将所述患者(1002)置于站立位置。

15.根据权利要求14所述的X射线成像的方法，其中执行X射线成像规程的步骤包括执行前/后X射线成像规程、横向X射线成像规程或3DX射线成像规程。

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