CN1717198A - 用于将躺椅与磁共振成像扫描器自动自对准入位的方法与设备 - Google Patents
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Abstract
一种连接于可动式躺椅(30)的入位组件使得躺椅与成像设备(10)一起入位。躺椅对准表面(72)与成像设备(10)的连接区域(50)的相应成像设备对准表面(64)相配合以便确定可动式躺椅(30)相对于成像设备的入位位置。入位传感器(160)用于检测可动式躺椅(30)接近入位位置的情况。闩锁(82)与成像设备(10)的连接区域(50)相配合。致动器(130、154)与闩锁(82)配合工作以便响应入位传感器(160)所产生的信号而使得可动式躺椅(30)偏压于入位位置。
Description
以下内容涉及诊断成像领域。本发明尤其涉及一种躺椅或其它可动式患者支承装置与磁共振成像设备的入位与离位操作。以下内容更一般地涉及快速、安全、准确及方便地将病人或其它成像患者传送入或传送出各种类型的诊断成像扫描器，如磁共振成像扫描器、计算式断层成像扫描器、核照相机、正电子发射断层扫描器等等。
在医学诊断成像中，存在将成像患者传送至或传送出成像设备的问题。在许多情况中，患者在传送过程中并不能提供帮助。在一些情况下，重要的是要保持病人的位置。
通常，病人被安置于轮式病人躺椅上或者其它可动式患者支承装置上，其适于与医学诊断磁共振成像扫描器或其它成像设备一起机械地入位。在一种已知方法中，将躺椅锁紧于成像设备上的锁紧机构通过操作病人躺椅上的制动踏板而触发。一旦连接上之后，成像设备的传送带就与病人支承平板架或病人躺椅的顶部相连，病人与平板架被送入磁共振成像设备的磁体孔中以便成像。
在完成成像阶段之后，病人与平板架被送回并且重新连接至病人躺椅基座上。操作者将成像设备的传送带与病人躺椅分离。制动踏板被松脱，这也就使得病人躺椅从患者支承装置上松开，然后将病人躺椅推开。
这些病人传送系统基本依靠操作者输入和协调操作来成功地使得病人入位与离位。躺椅通过被手动对准并移入入位位置，躺椅与成像设备的锁紧机构依赖于这种手动对准操作的准确性。而且，例如，如果躺椅在与输送带联动装置脱离连接前被松开，则很可能发生由于操作者的失误而致使病人受伤并且/或者对躺椅和/或成像设备造成损坏的情况。
本发明考虑一种克服了前述及其它缺点的改进型设备与方法。
根据一个方面，公开了一种入位组件。这种入位组件连接于可动式患者躺椅上，以便于将可动式患者躺椅与成像设备一起入位。躺椅对准表面与成像设备连接区域的相应成像设备对准表面相配合以便确定可动式患者躺椅相对于成像设备的入位位置。入位传感器用于检测接近入位位置的可动式患者躺椅。闩锁与成像设备的连接区域相配合。致动器与闩锁配合工作以便响应于入位传感器检测到躺椅已接近入位位置而将可动式患者躺椅偏压于入位位置。
根据另一方面，提供了一种使得可动式患者支承躺椅与成像设备一起入位的方法。将可动式患者支承躺椅移向成像设备。响应于这种移动操作，与可动式患者支承躺椅连接的闩锁就同成像设备的连接区域相配合。检测可动式躺椅接近相对于成像设备的入位位置的情况。响应于这种检测情况，利用配合闩锁作为第一力锚定装置而将可动式患者支承躺椅偏压于入位位置。
一个优点在于减少了患者入位与离位操作所涉及的操作者动作。
另一个优点在于减少了在入位与离位过程中因操作者失误而使得患者支承装置和/或成像设备损坏的可能性。
又一个优点在于改进了入位与离位的可靠性。
又一个优点在于躺椅或其它可动式患者支承装置与成像设备自动对准。
通过阅读对优选实施例的以下详细描述，本发明所属领域的普通技术人员将会清楚许多其它优点与益处。
本发明可以具体化为各种部件与不同部件的设置结构以及各种过程操作和不同过程操作的设置方式。这些图只用于对优选实施例进行示例说明，而不能将其理解成限制本发明。
图1示出了磁共振成像设备以及与其一起入位的可动式躺椅的侧视图。
图2示出了图1中的磁共振成像设备与入位的可动式躺椅的局部剖视图。
图3示出了图1和2中的磁共振成像设备的连接区域，其在可动式躺椅与磁共振成像设备的入位过程中与可动式躺椅的入位组件配合工作。
图4示出了包括入位组件的部件在内的可动式躺椅下部的俯视透视图。
图5示出了从图4中所示的可动式躺椅下部之下观察的透视图。
图6示出了入位组件的一部分的透视图，其包括致动器、连杆、机械配件、弹簧筒组件、分隔板以及闩锁。
图7示出了包括导向板的闩锁之一的透视图。
图8示出了图7中的闩锁的透视图，其中已将导向板拆下。
图9用图解法示出了控制着入位与离位过程的状态机控制器的状态图。
参看图1和2，磁共振成像设备10包括封装着至少主要磁体的外壳12，该磁体优选地为超导型且屏蔽低温。外壳12限定了孔14，患者被安置于孔14内以便成像。用于对磁共振信号进行空间编码的磁场梯度线圈封闭于外壳12中或者设置于孔14中，其为一个或多个射频线圈和其它任选部件，它们配合工作以便产生、修整及检测成像患者的磁共振信号。
机动化带或链条传动装置20穿过孔14。带20可以线性运动以便在孔14内沿轴向定位或移动成像患者。机动化带20包括一个延伸出外壳12的第一侧24之外以便能够与在第一侧24上的孔14外侧延伸的部分一起来安置患者的部分22。
在外壳12的第二侧26上，带20与躺椅组件30的可动式患者支承平板架或躺椅顶部28配合工作以便限定一连续式机动化患者输送装置，该机动化患者输送装置在外壳12的两侧24、26上延伸。具体而言，联接元件32将磁共振成像设备10的带20与患者支承带部分34联接在一起。
可动式躺椅30可分离地附连于成像设备10上。为了使得躺椅30在将其从成像扫描器10上拆卸时能够被移动，躺椅30包括轮子40、滚动脚轮等等。有选择地对一个或多个轮制动器42进行操作以便固定躺椅30。优选地，躺椅30还包括高度调节机构44，其用于使得联接元件32沿垂直方向与成像设备10的带20对准。
继续参看图1和2，并且还参看图3，磁共振成像设备10包括连接区域50，其提供了对准和力锚定作用以便使得可动式躺椅30与成像设备10对准并将其固定。在所示的实施例中，连接区域50包括位于电子连接器54两侧上的两个闩锁块52。电连接器54在成像设备10与可动式躺椅30之间提供任选的电通信，例如用于传送其间的传感器读数或者输出电功率并且/或者控制从成像设备10至可动式躺椅30的信号。每个闩锁块52包括凸轮表面56用于将患者支承装置30的闩锁或者其它配合部件置于闩锁块52上。
通过在电连接器54相对两侧上放置两个闩锁块52，就有利地关于成像设备10对称地设置了力锚定方式。然而，如果省略任选的电连接器54，那么可以使用单个中央定位的闩锁块。当然，还可以包括多于两个闩锁块以便提供另外的力锚定点。
连接区域50还包括远离成像设备10延伸的舌状件60。舌状件60包括凸轮表面62用来在入位期间便于躺椅30与成像设备10侧向对准。舌状件60还包括放置于舌状件边缘的对准表面64，其与入位组件的相应表面配合工作以便确定可动式躺椅30与孔14成一直线的入位位置。安装板66将连接区域50与成像设备10的第二侧26固定在一起。替代地，连接区域50可与外壳12形成一体。优选地，连接区域50包括挡块68，该挡块用于限制躺椅30朝向成像设备10的运动并且限制偏移从而确保躺椅30与孔14成一条直线。
继续参看图1-3并且还参看图4-8，可动式躺椅30的下部70包括入位组件，该入位组件与磁共振成像设备10的连接区域50配合工作以便将可动式躺椅30与磁共振成像设备10可分离地固定在一起。入位组件包括带有滚子或轴承74的对准表面72，其与成像设备10的连接区域50的舌状件60的对准表面64配合工作以便确定可动式躺椅30相对于成像设备10的入位位置。优选地，滚子或轴承还用作凸轮表面，该表面与连接区域50的舌状件60的凸轮表面配合工作以便在躺椅30接近成像设备10时沿侧向朝着入位位置推动可动式躺椅30。
入位组件还包括置于躺椅30前端84上的闩锁82，其与两个闩锁块52可分离地闩锁。在所示实施例中，具有两个与两个闩锁块52对应的闩锁82。通常，带有单个中央定位的闩锁块的替代实施例包括单个对应闩锁，而不是所示的两个闩锁。
在所示的实施例中，每个闩锁82包括钩86，这个钩利用板簧88而朝着关闭位置弹性偏压。(在图7和8中看得最为清楚)。板簧88在一端固定于导块90上，并且优选地通过紧固件92固定于钩86上。导块固定于可动式躺椅30的下部70上。(在图5中看得最为清楚)。每个闩锁82的钩86绕着叉杆销94作枢轴转动，叉杆销94又连接于叉杆轭96上以便使得钩86朝着与由板簧88所产生的偏压力相反的方向打开。
叉杆轭96紧固于可滑动地穿过导块90的导杆100上。导向板102通过紧固件104固定于导块90上。(应当指出在图7中示出了导向板102，而在图8中将其拆下以便示出下面的部件)。导向板102包括容纳叉杆销94的第一窄狭槽106和第二较宽狭槽108，其中第二较宽狭槽108与凸销110配合工作以便引导闩锁82的打开与关闭。
两个闩锁82中每一个的导杆100都与分隔板114连接，分隔板114在两个闩锁82之间分配致动器力。如图6所示，导杆100的端部可以连接于分隔板114上。替代地，如图5所示，每个导杆100可以在中间点处连接以便使得导杆100也穿过躺椅30的脚轮焊接件从而有助于在两个导杆之间引导并分配致动器力。
分隔板114又通过固定于分隔板114上的可绕枢轴转动的夹块122与前连杆120连接。前连杆120包括旋入弹簧筒组件130的螺纹相对端。后连杆134包括螺纹端，该螺纹端旋入弹簧筒组件130中并且朝向可动式躺椅30的后端138通过导块136远离可动式躺椅30的前端84延伸。后连杆134与另一个夹块142连接，该夹块142固定于可绕枢轴转动的传动联杆146上。可绕枢轴转动的传动联杆绕着固定于可动式躺椅30的焊接件上的枢轴150作枢轴转动。
致动器马达154在传动联杆146的与枢轴150相对的一端将致动器力输送至可绕枢轴转动的传动联杆146。于是就确定了第二级杠杆，其中负载联接夹块142被设置于由致动器马达154所产生的作用力与枢轴150所确定的杠杆支点之间。钩86在躺椅30的运动期间脱离，并且通过板簧88偏压于块52上。为了离位，致动器马达154向联动装置施力，其使得钩86远离块52移走。在一个适用实施例中，致动器马达154为电池驱动式24伏自锁线性致动器马达。
继续参看图1-8，入位组件还包括用于检测入位与离位的各个阶段情况的各种传感器。在所示实施例中，这些传感器包括适合实现为柱塞转换开关的启动入位传感器160，当躺椅30接近入位位置时该传感器被致动或者接通(即压下柱塞)以便使得柱塞与成像设备10的连接区域50的表面接触。类似地，升降舵(flipper)开关162检测可动式躺椅30何时固定于入位位置上，以及躺椅30在离位期间何时基本脱离入位位置。制动器开关检测轮式制动器42是开还是关。
光学开关传感器164指示传动联杆146的状态。在优选实施例中，三个传动联杆光学开关传感器164指示传动联杆146是否处于：(i)离位位置，其中传动联杆146朝向躺椅30的后端138绕着枢轴转动；(ii)入位位置，其中传动联杆146朝向躺椅30的前端84绕着枢轴转动；或(iii)准备入位位置，其中传动联杆146绕着枢轴转动成位于朝向躺椅30的前端84与后端138之间的中间位置。
继续参看图1-8并且还参看图9，入位组件优选地包括状态机控制器，图9中示意性地表示出该控制器的状态图200。优选地，状态机控制器实现为置于可动式躺椅30上的微处理器或微控制器，其监控着这些传感器并且实现状态图200。
示例性状态图200包括四种状态。在准备入位状态202中，光学传感器164指示传动联杆146的准备入位位置，开始入位柱塞传感器160、升降舵开关162以及制动器开关断开。在入位状态204中，光学传感器164指示传动联杆146的入位位置，开始入位柱塞传感器160和升降舵开关162均被致动，而制动器开关断开。除了制动器传感器指示制动器接通之外，入位与制动状态206类似于入位状态204。在离位状态208中，光学传感器164指示传动联杆146的离位位置，升降舵开关162被致动而制动器开关断开。
示例性状态图200适当地实现开始于准备入位状态202的入位过程。操作者将可动式躺椅30利用其轮子40朝向成像设备10的连接区域50转动。在这种运动过程中，成像设备10的连接区域50的凸轮表面62与入位组件的滚子74或其它凸轮表面接触并凸动以便将躺椅30推向入位位置。类似地，闩锁82的钩86与连接区域50的闩锁块52的凸轮表面56接触，并且克服板簧88所施加的偏压力而打开。在躺椅30继续运动以使得钩86运动经过凸轮表面56时，钩86就因板簧88的偏压作用而关闭于闩锁块52上。
躺椅30朝向入位位置的继续运动推入启动入位柱塞160，从而触发从准备入位状态202向入位状态204的转变。致动器马达154受到驱动从而使得传动联杆146从准备入位位置向入位位置绕枢轴转动。这种运动产生拉动后连杆134的致动器力F1。最初，致动器力F1通过后连杆134、弹簧筒组件130及前连杆120传递，并且通过分隔板114与导杆100而分配于两个闩锁82上。因此，致动器力F1为在对应于马达154和传动联杆146的后力定位点与通过将闩锁82连接于闩锁块52上而确定的前力定位点之间作用的张力。
致动器张力F1将可动式躺椅30拉进入位位置。一旦入位，马达154就继续工作以便传递并在弹簧筒组件130中存储预定量的机械能。在优选实施例中，弹簧筒组件130被加载至大约55kg。一旦弹簧筒组件130被加载至所需值，马达154就停止工作。
因此，当马达154停止工作时，可动式躺椅30就通过加载的弹簧筒组件130而被偏压并固定于入位位置中。入位状态204通过光学传感器164来指示。为了确保可动式躺椅30被固定，优选地，通过显示器或其它指示器来提示用户接合制动器。操作者接合轮式制动器42。轮式制动器42的接合使得制动开关致动并将入位组件置入位与制动状态206中。
一旦入位并制动，操作者就将带联接元件32连接并锁紧于成像设备10的带20上。一旦检测到连接操作，将患者平板架或躺椅顶部锁紧于躺椅30上的锁就松脱。带20将患者平板架28传送至成像设备10的磁体孔14中。操作者使得成像设备10对患者执行选定的磁共振成像操作，并通过连接的带20、34将患者移回可动式躺椅30。
一旦将平板架28锁紧于躺椅30上，操作者就可以通过拆开联接元件32并且松脱轮式制动器42而开始离位操作。优选地，从入位与制动状态至离位状态的转换通过轮式制动器的松脱而开始。然而，优选地，转换也可以随台式传感器212(操作示出于图9中)指示传送带联接元件32松开且平板架28锁紧于躺椅30上而发生。这就减少了对传送带20、34或联接元件32造成损坏的可能性。
为了离位，马达154反向操作以便使得传动联杆146从向后的入位位置至向前的离位位置绕枢轴转动。这就在后连杆134上施加了指向前端84的致动器力F2。最初，致动器力F2通过后连杆134传递至弹簧筒组件130以便对弹簧筒组件130卸载。就是说，在示例性实施例中，对存储于弹簧筒组件130中的55kg力进行卸载。
一旦对弹簧筒组件130卸载，致动器力F2就通过后连杆134、弹簧筒组件130及前连杆120传递，并且通过分隔板114与导杆100而分配于两个闩锁82上。致动器力F2驱动每个钩向前运动。在这种向前的动作中，叉杆销94凸出于第一窄狭槽106中，而凸轮销110凸出于导块90的第二较宽狭槽108中，从而克服板簧88的偏压力而将钩86导入打开位置。
当传动联杆146到达传动联杆光学开关传感器164所指示的离位位置时，闩锁82保持于打开位置。然后，操作者可以移动躺椅30使其离开成像设备10。这种运动将打开的闩锁82拉出经过成像设备10的连接区域50的闩锁块52。继续运动使得升降舵开关162不致动，从而指示闩锁82离开闩锁块52。
升降舵开关162的不致动使得离位状态208开始向准备入位状态202转换。为了实现这种转换，马达154使得传动联杆146从离位位置向中间准备入位位置运动。这种运动通过后连杆134、弹簧筒组件130及前连杆120传递，并且通过分隔板114与导杆100而分配于两个闩锁82上。将保持钩86打开的致动器力F2松脱从而使得由板簧88所提供的关闭偏压作用致使钩86偏压成关闭位置。
本文中对可动式躺椅30与示例性磁共振成像设备10的入位与离位进行了描述。然而，本发明所属领域的普通技术人员可以易于采用所述入位组件来执行病人躺椅或其它可动式成像患者支承装置的入位与离位操作，其中所述病人躺椅或其它可动式成像患者支承装置与其它类型的磁共振成像扫描器或者计算式断层成像设备、核照相机、正电子发射断层成像设备、放射疗法设备等等一起入位与离位。
Claims (20)
1.一种连接于可动式患者躺椅(30)上以用于将可动式患者躺椅(30)与成像设备(10)一起入位的入位组件，这种入位组件包括：
躺椅对准表面(72)，其与成像设备(10)连接区域(50)的相应成像设备对准表面(64)相配合以便确定可动式患者躺椅(30)相对于成像设备(10)的入位位置；
入位传感器(160)，其用于检测接近入位位置的可动式患者躺椅(30)的情况；
闩锁(82)，其与成像设备(10)的连接区域(50)相配合；以及
致动器(130、154)，其与闩锁(82)配合工作以便响应于入位传感器(160)检测到躺椅(30)已接近入位位置而将可动式患者躺椅(30)偏压于入位位置。
2.根据权利要求1所述的入位组件，还包括：
滚动元件(74)，其设置于躺椅对准表面(72)与成像设备(10)的连接区域(50)的相应成像设备对准表面(64)之间。
3.根据权利要求1所述的入位组件，其中入位组件还包括：
躺椅凸轮表面(62)，其与成像设备(10)的连接区域(50)的凸轮表面(74)配合工作，以便在可动式患者躺椅(30)接近成像设备(10)时推动可动式患者躺椅(30)沿侧向朝着入位位置对准。
4.根据权利要求1所述的入位组件，其中闩锁(82)包括：
偏压弹簧(88)；以及
钩(86)，其利用偏压弹簧(88)而朝向关闭位置偏压，在可动式躺椅(30)接近入位位置时，钩(86)通过闩锁块(52)的凸轮表面(56)而朝与偏压弹簧(88)相对的方向打开，偏压弹簧(88)偏压钩(86)以便在钩(86)运动经过凸轮表面(56)并且停止与其接触时关闭于闩锁块(52)上。
5.根据权利要求1所述的入位组件，其中致动器(130、154)包括：
电动马达(154)；以及
机械能存储元件(130)，其置入马达(154)与闩锁(82)之间，机械能存储元件(130)与闩锁(82)配合工作以便在马达(154)并未输出机械能时使得可动式患者躺椅偏压于入位位置中。
6.根据权利要求5所述的入位组件，其中机械能存储元件(130)包括置入马达(154)与闩锁(82)之间的弹簧(130)。
7.根据权利要求6所述的入位组件，其中致动器(130、154)还包括：
传动轴(120、134、146)，其设置于马达(154)与闩锁(82)之间，马达(154)沿第一方向驱动传动轴(120、134、146)以便将闩锁(82)固定于成像设备(10)的连接区域(50)的闩锁块(52)上，弹簧(130)存储着沿第一方向驱动期间从马达(154)接收的能量，在沿第一方向的驱动停止后所存储的能量继续使得闩锁(82)偏压于闩锁块(52)上。
8.根据权利要求7所述的入位组件，还包括：
离位凸轮表面(108、110)，其与闩锁(82)连通以便在马达(154)沿与第一方向相反的第二方向驱动传动轴(120、134、146)时使得闩锁(82)打开。
9.根据权利要求1所述的入位组件，还包括：
电子控制器(200)，其与致动器(130、154)和入位传感器(160)保持通信连接，电子控制器(200)操纵致动器(130、154)与闩锁(82)配合工作以便响应于入位传感器(160)检测到可动式患者躺椅(30)接近入位位置的情况使得可动式患者躺椅(30)偏压于入位位置。
10.根据权利要求9所述的入位组件，其中电子控制器(200)监控入位组件的状态，入位组件处于多个状态之一中，这些状态包括：
准备入位状态(202)，其中闩锁(82)偏压于关闭位置，而电子控制器(200)等待入位传感器检测可动式患者躺椅(30)接近入位位置的情况；
入位状态(204、206)，其中闩锁(82)通过致动器(130、154)偏压于关闭位置并且固定于连接区域(50)上；以及
离位状态(208)，其中闩锁通过致动器偏压于打开位置。
11.根据权利要求10所述的入位组件，还包括：
台式锁紧传感器(212)，其用于指示可动式患者躺椅(30)的患者传送平板架(28)的锁紧状态，电子控制器(200)用于监控台式锁紧传感器(212)并且在台式锁紧传感器(212)指示离位状态时阻止入位组件的状态从入位状态(204、206)转变成离位状态(208)。
12.根据权利要求10所述的入位组件，还包括：
致动器传感器(164)，其用于指示致动器(130、154)的位置、电子控制器(200)至少根据入位传感器(160)和致动器传感器(164)的情况来识别入位组件状态。
13.一种磁共振成像设备，包括：
外壳(12)，其至少容放着主要磁体与磁场梯度线圈并且确定孔(14)；以及
固定于外壳(12)上、根据权利要求1所述的入位组件的连接区域(50)。
14.根据权利要求13所述的磁共振成像设备，其中连接区域(50)还包括：
从外壳(12)延伸的舌状件(60)，舌状件(60)确定了成像设备对准表面(64)；以及
置于所述舌状件上的闩锁块(52)，闩锁(82)有选择地闩锁于闩锁块(52)上。
14.一种躺椅，包括：
轮式患者支承装置(30)；以及
根据权利要求1所述的入位组件，其用于使得轮式患者支承装置与诊断成像设备一起入位。
15.根据权利要求14所述的躺椅，其中致动器(130、154)包括：
置于可动式患者支承装置(30)上的马达(154)，其有选择地驱动闩锁(82)以便与成像设备(10)的连接区域(50)相配合。
16.根据权利要求15所述的躺椅，其中致动器(130、154)还包括：
置于马达(154)与闩锁(82)之间的弹簧(130)，在马达(154)驱动闩锁(82)与连接区域(50)配合时，弹簧(130)受到机械加载，在马达(154)停止驱动时，加载弹簧使得闩锁(82)偏压于配合位置。
17.一种用于使得可动式患者支承躺椅(30)与成像设备(10)一起入位的方法，这种方法包括：
朝向成像设备(10)移动可动式患者支承躺椅(30)；
响应于这种移动情况，将与可动式患者支承躺椅(30)连接的闩锁(82)同成像设备(10)的连接区域(50)相配合；
检测可动式躺椅(30)相对于成像设备(10)接近入位位置的情况；以及
响应于这种检测情况，利用配合闩锁(82)作为第一力锚定装置而将可动式患者支承躺椅(30)偏压于入位位置。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：
在可动式躺椅(30)偏压成入位位置之后锁紧躺椅制动器(42)；以及
响应于躺椅制动器(42)的松开，解除将可动式躺椅(30)偏压至入位位置的状态并且使得闩锁(82)与成像设备(10)的连接区域(50)脱离配合。
19.根据权利要求17所述的方法，其中可动式患者支承躺椅(30)偏压于入位位置的操作包括：
朝向配合闩锁(82)所限定的第一力锚定装置相对拉动置于可动式躺椅(30)上的第二力锚定装置。
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