TWI522088B - 斷層掃描裝置 - Google Patents

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Description

斷層掃描裝置
本發明係關於一種斷層掃描裝置，其係用以掃描受測物體並擷取該受測物體之多個不同角度的投影資料，尤指一種具有多種掃描方式的斷層掃描裝置。
斷層掃描係一種無須破壞物體外部結構即可獲知物體內部構造的方法，其應用領域相當廣泛，例如工業檢測領域、動物研究領域、動物醫療診斷領域以及人體醫療診斷領域等。斷層掃描係藉由斷層掃描裝置之光源(如X光、加馬射線、可見光或雷射光等)及偵檢器的配合，以對受測物體進行掃描並擷取該受測物體之多個不同角度的投影資料，再經過影像重建運算後，進而獲得受測目標內部的物質特性之分布資訊(即斷層影像)，因此能以非破壞性方式獲知物體內部構造。
習知的斷層掃描裝置通常係針對單一應用需求來設計其掃描方式與專用之掃描運動機構，亦即，特定的斷層掃描裝置僅具有特定的掃描方式，且只能適用於特定的掃描目的；然而，不同的掃描目的各有不同的掃描方式，故不同的掃描目的所適用的斷層掃描裝置並不相同，舉例來說，用於「醫用牙科電腦斷層攝影」、「醫用乳房斷層合成攝影」、「醫用直立式胸腔斷層合成攝影」或「工業用非破壞性檢測」之斷層掃描裝置各具其特定的掃描方式與專用之掃描運動機構。因此，一旦斷層掃描裝置之硬體機構設計製造完成，就僅能實施其特定掃描方式，若有其他掃描方式需求則必須大幅改造機構或重新設計製造新機構；此外，在造影系統產品研發階段，由於各系統參數包含掃描方式皆可能隨時視需求進行修改，而各種修改即可能需要對原型機進行大幅度變更、甚至重新設計建造，因而耗費金錢與時間成本。
為解決上述現有技術的缺失，本發明一目的在於提供一種斷層掃描裝置，其係可藉由各種運動機構的搭配與控制，進而實現多種掃描方式，以提升斷層掃描裝置之運用彈性，並節省修改或重新設計製造機構之成本。
為達上述目的及其他目的，本發明係提供一種斷層掃描裝置，係利用一光源及一偵檢器的配合以對一受測物體進行掃描並擷取該受測物體之投影資料，包含：一軌道組，係位於第一平面；一物體載台，係用以承載該受測物體並設置於該軌道組的中間部；一光源載台，係用以承載該光源並活動設置於該軌道組上，且該光源載台具有旋轉機構及移動機構，該光源載台之旋轉機構係用以使所承載之該光源以第一軸向為軸心而旋轉，該第一軸向係垂直於該第一平面，該光源載台之移動機構係用以使所承載之該光源於該第一平面及平行於該第一平面之平面此二者之其一的面上平移；一偵檢器載台，係用以承載該偵檢器並活動設置於該軌道組上，且該偵檢器載台具有旋轉機構及移動機構，該偵檢器載台之旋轉機構係用以使所承載之該偵檢器以該第一軸向為軸心而旋轉，該偵檢器載台之移動機構係用以使所承載之該偵檢器於該第一平面及平行於該第一平面之平面此二者之其一的面上平移；一控制模組，係電性連接該光源載台及該偵檢器載台，以根據一設定掃描方式控制該光源載台及該偵檢器載台之各機構的作動，使自該光源產生的光線依據該設定掃描方式照射該受測物體；以及一處理模組，係電性連接該偵檢器，以取得該偵檢器於該設定掃描方式過程中所擷取之投影資料。
於一實施例中，該軌道組包含一封閉軌道，且該光源載台及該偵檢器載台係活動設置於該封閉軌道上。其中，該封閉軌道係可為圓形軌道及橢圓形軌道二者之其一。
於一實施例中，該軌道組包含第一封閉軌道；以及第二封閉軌道，係環設於該第一封閉軌道之外；其中該光源載台係設置於該等封閉軌道之其一者，該偵檢器載台係設置於該等封閉軌道之另一者。其中，各該封閉軌道係可為圓形軌道及橢圓形軌道二者之其一。
再者，為達上述目的及其他目的，本發明更提供另一種斷層掃描裝置，係利用一光源及一偵檢器的配合以對一受測物體進行掃描並擷取該受測物體之投影資料，包含：一物體載台，係位於第一平面並用以承載該受測物體；第一旋轉臂，具有第一承載機構及第一旋轉機構，該第一承載機構係設於該第一旋轉臂之一端，該第一旋轉機構係設於該第一旋轉臂之另一端並以該物體載台為旋轉中心，以使該第一旋轉臂以第一軸向為軸心而旋轉，該第一軸向係垂直於該第一平面；第二旋轉臂，具有第二承載機構及第二旋轉機構，該第二承載機構係設於該第二旋轉臂之一端，該第二旋轉機構係設於該第二旋轉臂之另一端並以該物體載台為旋轉中心，以使該第二旋轉臂以該第一軸向為軸心而旋轉；一光源載台，係用以承載該光源並設置於該第一旋轉臂之第一承載機構上，且該光源載台具有旋轉機構及移動機構，該光源載台之旋轉機構係用以使所承載之該光源以該第一軸向為軸心而旋轉，該光源載台之移動機構係用以使所承載之該光源於該第一平面及平行於該第一平面之平面此二者之其一的面上平移；一偵檢器載台，係用以承載該偵檢器並設置於該第二旋轉臂之第二承載機構上，且該偵檢器載台具有旋轉機構及移動機構，該偵檢器載台之旋轉機構係用以使所承載之該偵檢器以該第一軸向為軸心而旋轉，該偵檢器載台之移動機構係用以使所承載之該偵檢器於該第一平面及平行於該第一平面之平面此二者之其一的面上平移；一控制模組，係電性連接該光源載台及該偵檢器載台，以根據一設定掃描方式控制該光源載台、該偵檢器載台、該第一旋轉臂及該第二旋轉臂之各機構的作動，使自該光源產生的光線依據該設定掃描方式照射該受測物體；以及一處理模組，係電性連接該偵檢器，以取得該偵檢器於該設定掃描方式過程中所擷取之投影資料。
於一實施例中，該第一旋轉臂及該第二旋轉臂具有相同臂長；於另一實施例中該第一旋轉臂及該第二旋轉臂則可具有相異的臂長。
於一實施例中，該物體載台係與該控制模組電性連接，且該物體載台具有旋轉機構，用以使所承載之該受測物體以該第一軸向為軸心而旋轉。
於一實施例中，該物體載台係與該控制模組電性連接，且該物體載台、該光源載台及該偵檢器載台之至少一者更具有一高度調整機構，該高度調整機構係用以使具有該高度調整機構之載台上所承載之構件以該第一軸向的方向為高度調整方向。
藉此，本發明的斷層掃描裝置藉由設於物體載台、光源載台及偵檢器載台上之各運動機構(如旋轉機構、移動機構及高度調整機構)，而得以控制物體載台、光源載台及偵檢器載台的作動，同時搭配軌道組或旋轉臂，使得該斷層掃描裝置具有多種掃描方式，以適用於不同的掃描目的。
為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：
首先，請參閱第1圖、第2A圖及第2B圖，係分別為本發明第一實施例斷層掃描裝置的示意圖、第1圖的斷層掃描裝置之光源載台或偵檢器載台的構造示意圖及第1圖的斷層掃描裝置之物體載台的構造示意圖。該斷層掃描裝置1係利用一光源S及一偵檢器D的配合以對一受測物體O進行掃描並擷取該受測物體O之投影資料，其中該光源S可為X光、加馬射線、可見光或雷射光等光源；該斷層掃描裝置1包含：一軌道組10、一物體載台30、一光源載台40、一偵檢器載台50、一控制模組60以及一處理模組70。上述構件之配置及作動方式將詳細說明如下：
該軌道組10，係位於第一平面P。於第一實施例中，該軌道組10係包含一封閉軌道，且該封閉軌道之形狀較佳可為圓形軌道及橢圓形軌道二者之其一，但並不限於此；於另一態樣，該軌道組10亦可為一開放軌道(圖未示)，例如為一個C型軌道，亦即缺一口的封閉軌道。關於軌道上的輸送導引方式，舉例來說，該軌道組10之型式可為滑軌軌道，且該滑軌軌道的外側或內側有齒輪狀構造(圖未示)，以導引具有相對齒輪構造的載台並產生相對運動，但該軌道組10之型式並不限於此，凡是具有導引功能之結構皆可適用本發明。
該物體載台30，係用以承載該受測物體O，並設置於該軌道組10的中間部，亦即，該軌道組10係環設於該物體載台30之外部周圍。於另一態樣，該物體載台30係與該控制模組60電性連接，該物體載台30可具有旋轉機構RO ，用以使所承載之該受測物體O以第一軸向dA 為軸心而旋轉，其中該第一軸向dA 係垂直於該第一平面P。於本實施例中，該物體載台30的旋轉機構RO 係用以使該受測物體O可進行自轉運動。
以下針對該旋轉機構RO 之構造及旋轉機制進行說明：該旋轉機構RO 係可以以一個直驅馬達為動力源而達到自轉運動，但並不限於此，只要可以達到自轉運動目的之動力及結構皆可適用本發明。
該光源載台40，係用以承載該光源S，並活動設置於該軌道組10上。所述之光源載台40的活動，舉例來說，該光源載台40可具有動力源與傳動裝置(圖未示)以帶動驅動用齒輪，該驅動用齒輪與該軌道組10之齒輪構造咬合，當驅動用齒輪轉動時，該光源載台40即與該軌道組10產生相對運動，亦即，該光源載台40係可沿著該軌道組10之軌道而運行，應注意的是，該光源載台40的動力源與傳動裝置之結構並不限於此，只要可以達到該光源載台40係可沿著該軌道組10之軌道而運行目的之動力及結構皆可適用本發明；再者，該光源載台40具有旋轉機構RS 及移動機構MS ，該光源載台40的旋轉機構RS ，用以使所承載之該光源S以第一軸向dA 為軸心而旋轉，其中該旋轉機構RS 之構造及其旋轉機制與該物體載台30之旋轉機構RO 相同，於本實施例中，該光源載台40的旋轉機構RS 係用以使該光源S可進行自轉運動；該光源載台40的移動機構MS ，用以使所承載之該光源S於該第一平面P或者是平行於該第一平面P之平面上進行平移，上述的平移包括徑向移動及切向移動，且可單獨徑向移動。
以下針對該移動轉機構MS 之構造及其移動機制進行說明：該移動機構MS 係包含一徑向移動機構MS 1及一切向移動機構MS 2，該徑向移動機構MS 1係為沿著該軌道組10圓周之徑向方向dR 的一具備動力之線性滑軌移動組，使該光源載台40可實現徑向移動；該切向移動機構MS 2係為沿著該軌道組10圓周之切向方向dT 的一具備動力之線性滑軌移動組，使該光源載台40可實現切向移動，其中該切向移動機構MS 2可以電動或手動的方式進行控制。應注意的是，該徑向移動機構MS 1及該切向移動機構MS 2可獨立運行或同時運行，彼此互不干涉。因此，該移動機構MS 係以具備動力之線性滑軌移動組而達到移動目的，但並不限於此，只要可以達到移動目的之動力及結構皆可適用本發明。
該偵檢器載台50，係用以承載該偵檢器D，並活動設置於該軌道組10上。所述之偵檢器載台50的活動，舉例來說，該偵檢器載台50可具有動力源與傳動裝置(例如步進馬達與變速機) 以帶動驅動用齒輪，該驅動用齒輪與該軌道組10之齒輪構造咬合，當驅動用齒輪轉動時，該偵檢器載台50即與該軌道組10產生相對運動，亦即，該偵檢器載台50係可沿著該軌道組10之軌道而運行；再者，該偵檢器載台50具有旋轉機構RD 及移動機構MD ，該偵檢器載台50的旋轉機構RD ，用以使所承載之該偵檢器D以第一軸向dA 為軸心而旋轉，其中該旋轉機構RD 之構造及其移動機制與該物體載台30之旋轉機構RO 相同，於本實施例中，該偵檢器載台50的旋轉機構RD 係用以使該偵檢器D可進行自轉運動；該偵檢器載台50的移動機構MD ，用以使所承載之該偵檢器D於該第一平面P或者是平行於該第一平面P之平面上進行平移，上述的平移包括徑向移動及切向移動，且可單獨徑向移動，其中該移動機構MD 之構造及其移動機制與該光源載台40之移動機構MS 相同。
另外，該物體載台30、該光源載台40及該偵檢器載台50之至少一者更可具有一高度調整機構H，該高度調整機構H係用以使具有該高度調整機構H之載台上所承載之構件以該第一軸向dA 的方向為高度調整方向dH 。為符合各種狀態的掃描所需，較佳的是該物體載台30、該光源載台40及該偵檢器載台50各自皆具有一高度調整機構H。
以下針對該高度調整機構H之構造及高度調整機制進行說明：該高度調整機構H係為沿著垂直該第一平面P之方向的一具備動力之線性滑軌移動組，使該光源載台40可實現垂直高度運動，其中該高度調整機構H可以電動或手動的方式進行控制。該高度調整機構H係以具備動力之線性滑軌移動組並藉由電動或手動的方式進行控制而達到高度調整目的，但並不限於此，只要可以達到高度調整目的之動力及結構皆可適用本發明。
該控制模組60，係電性連接該光源載台40及該偵檢器載台50，以根據使用者設定之一設定掃描方式控制該光源載台40及該偵檢器載台50之各機構的作動，使自該光源S產生的光線依據該設定掃描方式照射該受測物體O。於另一態樣，該控制模組60亦可電性連接該物體載台30，以根據使用者設定之一設定掃描方式控制該物體載台30、該光源載台40及該偵檢器載台50之各機構的作動，使自該光源S產生的光線依據該設定掃描方式照射該受測物體O。在本實施例中，該控制模組60舉例來說可以無線的方式來連接該物體載台30、該光源載台40及該偵檢器載台50(如第1圖所示)，進而控制各機構的作動，但亦可以有線的方式來連接。
該處理模組70，係電性連接該偵檢器D，以取得該偵檢器D於該設定掃描方式過程中所擷取之投影資料。在本實施例中，該控制模組60舉例來說可以無線的方式來連接該偵檢器D(如第1圖所示)，但亦可以有線的方式來連接。
再請參閱第3圖，係本發明第二實施例之斷層掃描裝置的示意圖。第二實施例之斷層掃描裝置與第一實施例之斷層掃描裝置1所包含之構件及作動方式大致相同，其差異僅在該軌道組10的軌道數以及該光源載台40與該偵檢器載台50之配置關係。
於第一實施例中，該軌道組10係包含一封閉軌道，且該光源載台40及該偵檢器載台50係設置於該封閉軌道上，故該光源載台40及該偵檢器載台50之旋轉軌跡為與該封閉軌道形狀相同的旋轉軌跡，例如圓形軌跡。
於第二實施例中，該軌道組10係包含二封閉軌道，分別為第一封閉軌道11及第二封閉軌道12，其中該第二封閉軌道12係環設於該第一封閉軌道11之外，換言之，該第一封閉軌道11及該第二封閉軌道12係為同心圓結構，且該光源載台40及該偵檢器載台50係分別設置於相異的封閉軌道上；於本實施例中，該光源載台40係活動設置於該第一封閉軌道11上，而該偵檢器載台50係活動設置於該第二封閉軌道12上，且該光源載台40運行於該第一封閉軌道11及該偵檢器載台50運行於該第二封閉軌道12時，其旋轉軌跡為與該等封閉軌道形狀相同的同心圓旋轉軌跡，另外，上述配置僅用於方便說明，亦有可能為該光源載台40係活動設置於該第二封閉軌道12上，而該偵檢器載台50係活動設置於該第一封閉軌道11上。
並請參閱第4圖，係本發明第三實施例之斷層掃描裝置的示意圖。該斷層掃描裝置1’係利用一光源S及一偵檢器D的配合以對一受測物體O進行掃描並擷取該受測物體O之投影資料，其中該光源S可為X光、加馬射線、可見光或雷射光等光源；該斷層掃描裝置1包含：一物體載台30、第一旋轉臂21、第二旋轉臂22、一光源載台40、一偵檢器載台50、一控制模組60以及一處理模組70。上述構件之配置及作動方式將詳細說明如下：
該物體載台30，係位於第一平面P並用以承載該受測物體O。於另一態樣，該物體載台30係與該控制模組60電性連接，且該物體載台30可具有旋轉機構RO ，且該旋轉機構RO 係以一個直驅馬達為動力源而達到自轉運動，用以使所承載之該受測物體O以第一軸向dA 為軸心而旋轉，其中該第一軸向dA 係垂直於該第一平面P。於本實施例中，該物體載台30的旋轉機構RO 係用以使該受測物體O可進行自轉運動。
該第一旋轉臂21，具有第一承載機構21a及第一旋轉機構21b，該第一承載機構21a係設於該第一旋轉臂21之一端，該第一旋轉機構21b係設於該第一旋轉臂21之另一端並以該物體載台30為旋轉中心，以使該第一旋轉臂21以該第一軸向dA 為軸心而旋轉，其旋轉軌跡為圓形。於本實施例中，該第一旋轉臂21之第一旋轉機構21b係連接於該物體載台30，並以該物體載台30為旋轉中心；並且，另一種態樣為該物體載台30之周圍環設有以該物體載台30為中心的一軌道，該第一旋轉臂21之第一旋轉機構21b係活動設於該軌道上，使得該第一旋轉臂21得藉由該軌道的導引，進而以該物體載台30為旋轉中心而旋轉。
該第二旋轉臂22，具有第二承載機構22a及第二旋轉機構22b，該第二承載機構22a係設於該第二旋轉臂22之一端，該第二旋轉機構22b係設於該第二旋轉臂22之另一端並以該物體載台30為旋轉中心，以使該第二旋轉臂22以該第一軸向dA 為軸心而旋轉，其旋轉軌跡為圓形。於本實施例中，該第二旋轉臂22之第二旋轉機構22b係連接於該物體載台30，並以該物體載台30為旋轉中心；並且，另一種態樣為該物體載台30之周圍環設有以該物體載台30為中心的一軌道，該第二旋轉臂22之第一旋轉機構22b係活動設於該軌道上，使得該第二旋轉臂22得藉由該軌道的導引，進而以該物體載台30為旋轉中心而旋轉。應注意的是，於第三實施例中，該第一旋轉臂21與該第二旋轉臂22具有相同臂長，故該第一旋轉臂21與該第二旋轉臂22係具有相同的圓形旋轉軌跡。
該光源載台40，係用以承載該光源S，並設置於該第一旋轉臂21之第一承載機構21a上，該光源載台40具有旋轉機構RS 及移動機構MS ，該光源載台40的旋轉機構RS 舉例來說可以以一個直驅馬達為動力源來達到自轉運動，用以使所承載之該光源S以第一軸向dA 為軸心而旋轉；該光源載台40的移動機構MS 係用以使所承載之該光源S於該第一平面P或者是平行於該第一平面P之平面上進行平移，上述的平移包括徑向移動及切向移動，且可單獨徑向移動。
該偵檢器載台50，係用以承載該偵檢器D，並設置於該第二旋轉臂22之第二承載機構22a上，該偵檢器載台50具有旋轉機構RD 及移動機構MD ，該偵檢器載台50之旋轉機構RD 舉例來說可以以一個直驅馬達為動力源來達到自轉運動，用以使所承載之該偵檢器D以第一軸向dA 為軸心而旋轉；該偵檢器載台50之移動機構MD 係用以使所承載之該偵檢器D於該第一平面P或者是平行於該第一平面P之平面上進行平移，上述的平移包括徑向移動及切向移動，且可單獨徑向移動。
另外，該物體載台30、該光源載台40及該偵檢器載台50之至少一者更可具有一高度調整機構H，該高度調整機構H係用以使具有該高度調整機構H之載台上所承載之構件以該第一軸向dA 的方向為高度調整方向dH ，且該高度調整機構H可以電動或手動的方式進行控制。為符合各種狀態的掃描所需，較佳的是該物體載台30、該光源載台40及該偵檢器載台50各自皆具有一高度調整機構H。
該控制模組60，係電性連接該光源載台40、該偵檢器載台50、該第一旋轉臂21及該第二旋轉臂22，以根據一設定掃描方式控制該光源載台40、該偵檢器載台50、該第一旋轉臂21及該第二旋轉臂22之各機構的作動，使自該光源S產生的光線依據該設定掃描方式照射該受測物體O。於另一態樣，該控制模組60亦可電性連接該物體載台30，以根據使用者設定之一設定掃描方式控制該物體載台30、該光源載台40、該偵檢器載台50、該第一旋轉臂21及該第二旋轉臂22之各機構的作動，使自該光源S產生的光線依據該設定掃描方式照射該受測物體O。在本實施例中，該控制模組60舉例來說可以無線的方式來連接該物體載台30、該光源載台40、該偵檢器載台50 、該第一旋轉臂21及該第二旋轉臂22(如第4圖所示)，進而控制各機構的作動，但亦可以有線的方式來連接。
該處理模組70，係電性連接該偵檢器D，以取得該偵檢器D於該設定掃描方式過程中所擷取之投影資料。在本實施例中，該控制模組60舉例來說可以無線的方式來連接該偵檢器D(如第4圖所示)，但亦可以有線的方式來連接。
接著，請參閱第5圖，係本發明第四實施例之斷層掃描裝置的示意圖。第四實施例之斷層掃描裝置與第三實施例之斷層掃描裝置1’所包含之構件及作動方式大致相同，其差異僅在該第一旋轉臂21與該第二旋轉臂22之臂長係為相同或相異，以及該光源載台40與該偵檢器載台50間之配置關係。
於第三實施例中，該第一旋轉臂21與該第二旋轉臂22具有相同臂長，且該光源載台40係設置於該第一旋轉臂21與該第二旋轉臂22二者之其一，該偵檢器載台50係設置於該第一旋轉臂21與該第二旋轉臂22二者之另一，該第一旋轉臂21與該第二旋轉臂22係具有相同的圓形旋轉軌跡。
於第四實施例中，該第一旋轉臂21與該第二旋轉臂22具有相異臂長，且該光源載台40係設置於該第一旋轉臂21與該第二旋轉臂22二者之其一，該偵檢器載台50係設置於該第一旋轉臂21與該第二旋轉臂22二者之另一，該第一旋轉臂21與該第二旋轉臂22係具有相異的圓形旋轉軌跡，而形成同心圓。
上述的實施例已揭露本發明斷層掃描裝置之各構件的配置以及其作動方式，接著將繼續說明藉由各構件的適當搭配與控制模組的控制，而可於同一斷層掃描裝置中實現多種掃描方式以適用於各種場合，下述之適用場合僅為舉例，並不以此為限，以下將以第一實施例為例，並配合第6A-6E圖之圖式進行說明：
首先，請參閱第6A圖，係掃描方式為「光源與偵檢器同步圓形軌跡」的示意圖。該掃描方式舉例來說可應用於「醫用牙科電腦斷層攝影」。欲實現該掃描方式，步驟如下：(1)藉由以該控制模組60電動或以手動的方式來調整承載該物體O之物體載台30、承載該光源S之光源載台40及承載該偵檢器D之偵檢器載台50的高度調整機構H之高度，以及調整該光源載台40之切向移動機構MS 2及該偵檢器載台50之切向移動機構MD 2，以使該物體O、該光源S及該偵檢器D位於適當的位置(例如同一平面且共線)，而使該偵檢器D得以達成擷取該物體O投影資料之目的；(2)控制該光源載台40及該偵檢器載台50在該軌道組10的封閉軌道上圍繞著該物體載台30進行公轉運動(上圖)，亦可對該光源載台40及該偵檢器載台50分別調整其移動機構MS 之徑向移動機構MS 1及MD 之徑向移動機構MD 1至適當半徑後再進行公轉運動(下圖)，其中在掃描的過程中，該光源載台40及該偵檢器載台50的公轉位置皆相差180度；(3)該光源S產生光(如X光、加馬射線、可見光或雷射光等)，穿過該受測物體O到達該偵檢器D，該偵檢器D藉由該處理模組70取得該受測物體O之投影資料；(4)重複步驟(2)~(3)，以取得不同角度之投影資料。若於步驟(2)~(3)之間搭配物體載台30之高度調整機構H使物體O之高度漸增或漸減，則可獲得「螺旋式電腦斷層掃描」之掃描效果。應注意的是，上述的步驟說明及步驟順序係用於說明方便，但不限於此；並且，若於掃描前該物體O、該光源S及該偵檢器D已位於適當位置，則步驟(1)可省略。
接著，請參閱第6B圖，係掃描方式為「偵檢器固定，光源圓弧軌跡」的示意圖。該掃描方式舉例來說可應用於「醫用乳房斷層合成攝影」。欲實現該掃描方式，步驟如下：(1)先藉由以該控制模組60電動或以手動的方式來調整該物體載台30、該光源載台40及該偵檢器載台50的高度調整機構H之高度，以及調整該光源載台40之切向移動機構MS 2及該偵檢器載台50之切向移動機構MD 2，以使該物體O、該光源S及該偵檢器D位於適當的位置(例如同一平面)，而使該偵檢器D得以達成擷取該物體O投影資料之目的；(2)調整該偵檢器載台50之徑向移動機構MD 1至適當半徑後固定；(3)控制該光源載台40進行公轉運動；(4)該光源S產生光(如X光、加馬射線、可見光或雷射光等)，穿過該受測物體O到達該偵檢器D，該偵檢器D藉由該處理模組70取得該受測物體O之投影資料；(5)重複步驟(3)~(4)，以取得不同角度之投影資料。應注意的是，上述的步驟說明及步驟順序係用於說明方便，但不限於此；並且，若於掃描前該物體O、該光源S及該偵檢器D已位於適當位置，則步驟(1)可省略。
接著，請參閱第6C圖，係掃描方式為「偵檢器固定，光源直線軌跡」的示意圖。該掃描方式舉例來說可應用於「醫用直立式胸腔斷層合成攝影」。欲實現該掃描方式，步驟如下：(1)藉由以該控制模組60電動或以手動的方式來調整該物體載台30、該光源載台40及該偵檢器載台50的高度調整機構H之高度，以及調整該光源載台40之切向移動機構MS 2及該偵檢器載台50之切向移動機構MD 2，以使該物體O、該光源S及該偵檢器D位於適當的位置(例如同一平面)，而使該偵檢器D得以達成擷取該物體O投影資料之目的；(2) 調整該偵檢器載台50之徑向移動機構MD 1至適當半徑後固定；(3) 控制該光源載台40公轉至所需角度及控制該光源載台40之徑向移動機構MS 1，使該光源載台40於公轉時對應地在徑向上運動，造成各角度的光源載台40位置皆位於同一線L1上；(4)控制該光源載台40之旋轉機構RS ，使得承載於該光源載台40上之光源S總是指向該偵檢器D的方向，以達成擷取該物體O投影資料之目的；(5)該光源S產生光(如X光、加馬射線、可見光或雷射光等)，穿過該受測物體O到達該偵檢器D，該偵檢器D藉由該處理模組70取得該受測物體O之投影資料；(6)重複步驟(3)~(5)，以取得不同角度之投影資料。應注意的是，上述的步驟說明及步驟順序係用於說明方便，但不限於此；並且，若於掃描前該物體O、該光源S及該偵檢器D已位於適當位置，則步驟(1)可省略。
接下來，請參閱第6D圖，係掃描方式為「光源與偵檢器相對直線軌跡」的示意圖。該掃描方式舉例來說可應用於「平台式斷層合成攝影」。欲實現該掃描方式，步驟如下：(1)藉由以該控制模組電動60或以手動的方式來調整該物體載台30、該光源載台40及該偵檢器載台50的高度調整機構H之高度，以及調整該光源載台40之切向移動機構MS 2及該偵檢器載台50之切向移動機構MD 2，以使該物體O、該光源S及該偵檢器D位於適當的位置(如同一平面且共線)，而使該偵檢器D得以達成擷取該物體O投影資料之目的；(2)控制該光源載台40公轉至所需角度及控制該光源載台40之徑向移動機構MS 1，使該光源載台40於公轉時對應地在徑向上運動，造成各角度的光源載台40位置皆位於同一線L2上；(3)控制該偵檢器載台50公轉至所需角度及控制該偵檢器載台50之徑向移動機構MD 1，使該偵檢器載台50於公轉時對應地在徑向上運動，造成各角度的偵檢器載台50位置皆位於同一線L3上；(4)控制該光源載台40之旋轉機構RS ，使得承載於該光源載台40之光源S總是指向該偵檢器D的方向，以及控制該偵檢器載台50之旋轉機構RD ，使得承載於該偵檢器載台50之偵檢器O總是朝向垂直於L3的方向，以達成擷取該物體O投影資料之目的；(5)該光源S產生光(如X光、加馬射線、可見光或雷射光等)，穿過該受測物體O到達該偵檢器D，該偵檢器D藉由該處理模組70取得該受測物體O之投影資料；(6)重複步驟(2)~(5)，以取得不同角度之投影資料。應注意的是，上述的步驟說明及步驟順序係用於說明方便，但不限於此；並且，若於掃描前該物體O、該光源S及該偵檢器D已位於適當位置，則步驟(1)可省略。
最後，請參閱第6E圖，係掃描方式為「 光源與偵檢器固定，受測物體自轉」的示意圖。該掃描方式舉例來說可應用於「工業用非破壞性檢測」。欲實現該掃描方式，步驟如下：(1)藉由以該控制模組60電動或以手動的方式來調整該物體載台30、該光源載台40及該偵檢器載台50的高度調整機構H之高度，以及調整該光源載台40之切向移動機構MS 2及該偵檢器載台50之切向移動機構MD 2，以使該物體O、該光源S及該偵檢器D位於適當的位置(如同一平面且共線)，而使該偵檢器D得以達成擷取該物體O投影資料之目的；(2)調整該光源載台40及該偵檢器載台50之移動機構MS 及MD ，使該光源載台40及該偵檢器載台50分別調整至適當距離後固定；(3)控制該物體載台30之旋轉機構RO ，使該物體載台30進行自轉運動；(4)該光源S產生光(如X光、加馬射線、可見光或雷射光等)，穿過該受測物體O到達該偵檢器D，該偵檢器D藉由該處理模組70取得該受測物體O之多張不同角度投影資料。應注意的是，上述的步驟說明及步驟順序係用於說明方便，但不限於此；並且，若於掃描前該物體O、該光源S及該偵檢器D已位於適當位置，則步驟(1)可省略。
經過上述掃描方式所取得該受測物體O之多張不同角度投影資料後，可以藉由該斷層掃描裝置內部之影像重建處理單元或是外接之影像重建處理單元，來將該等投影資料進行影像重建，進而獲得所需之斷層影像。
上文所揭露的各種掃描方式僅係用於示例，用以說明本發明之斷層掃描裝置可根據實際需求來透過本發明之各種移動機構與配置的改變，以達到所需的掃描方式，熟悉該項技術者應了解的是本發明並不僅限於上述示例之用途與操作方式，本發明實際上係可廣泛的滿足各種掃描的需求。
本發明之斷層掃描裝置除了具有多種掃描方式而可直接應用於掃描外，其亦可應用於造影系統裝置之研究開發階段。當欲研發一台特定應用的造影系統裝置時，其尺寸大小、各構件之間相對位置的配置及掃描方式等參數，除了需要事前設計出概略的參數，於研發過程仍須持續進行調整符合實際的需求。然而，本發明之斷層掃描裝置可藉由各種運動機構的搭配與控制，依需求實現各種調整，而無須在原型機建造完成後才進行大幅度變更、甚至重新設計建造，因而大大減少金錢與時間成本。
故，本發明所提供之斷層掃描裝置，其係藉由各種運動機構的搭配與控制，進而實現多種掃描方式，以提升斷層掃描裝置之運用彈性，並節省修改或重新設計製造機構之成本。
本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
1, 1’‧‧‧斷層掃描裝置
10‧‧‧軌道組
11‧‧‧第一封閉軌道
12‧‧‧第二封閉軌道
21‧‧‧第一旋轉臂
21a‧‧‧第一承載機構
21b‧‧‧第一旋轉機構
22‧‧‧第二旋轉臂
22a‧‧‧第二承載機構
22b‧‧‧第二旋轉機構
30‧‧‧物體載台
40‧‧‧光源載台
50‧‧‧偵檢器載台
60‧‧‧控制模組
70‧‧‧處理模組
D‧‧‧偵檢器
H‧‧‧高度調整機構
L1, L2, L3‧‧‧線
MD‧‧‧偵檢器載台的移動機構
MD1‧‧‧偵檢器載台的徑向移動機構
MD2‧‧‧偵檢器載台的切向移動機構
MS‧‧‧光源載台的移動機構
MS1‧‧‧光源載台的徑向移動機構
MS2‧‧‧光源載台的切向移動機構
O‧‧‧受測物體
P‧‧‧第一平面
RD‧‧‧偵檢器載台的旋轉機構
RO‧‧‧物體載台的旋轉機構
RS‧‧‧光源載台的旋轉機構
S‧‧‧光源
dA‧‧‧第一軸向
dH‧‧‧高度調整方向
dR‧‧‧徑向方向
dT‧‧‧切向方向
第1圖係為本發明第一實施例之斷層掃描裝置的示意圖。 第2A圖係為第1圖的斷層掃描裝置之光源載台或偵檢器載台的構造示意圖。 第2B圖係為第1圖的斷層掃描裝置之物體載台的構造示意圖。 第3圖係為本發明第二實施例之斷層掃描裝置的示意圖。 第4圖係為本發明第三實施例之斷層掃描裝置的示意圖。 第5圖係為本發明第四實施例之斷層掃描裝置的示意圖。 第6A-6E圖係為本發明各種掃描方式的示意圖。
1‧‧‧斷層掃描裝置
10‧‧‧軌道組
30‧‧‧物體載台
40‧‧‧光源載台
50‧‧‧偵檢器載台
60‧‧‧控制模組
70‧‧‧處理模組
D‧‧‧偵檢器
O‧‧‧受測物體
P‧‧‧第一平面
S‧‧‧光源
dA‧‧‧第一軸向
dH‧‧‧高度調整方向
dR‧‧‧徑向方向
dT‧‧‧切向方向

Claims (14)

  1. 一種斷層掃描裝置，係利用一光源及一偵檢器的配合以對一受測物體進行掃描並擷取該受測物體之投影資料，包含： 一軌道組，係位於第一平面； 一物體載台，係用以承載該受測物體並設置於該軌道組的中間部； 一光源載台，係用以承載該光源並活動設置於該軌道組上，且該光源載台具有旋轉機構及移動機構，該光源載台之旋轉機構係用以使所承載之該光源以第一軸向為軸心而旋轉，該第一軸向係垂直於該第一平面，該光源載台之移動機構係用以使所承載之該光源於該第一平面及平行於該第一平面之平面此二者之其一的面上平移； 一偵檢器載台，係用以承載該偵檢器並活動設置於該軌道組上，且該偵檢器載台具有旋轉機構及移動機構，該偵檢器載台之旋轉機構係用以使所承載之該偵檢器以該第一軸向為軸心而旋轉，該偵檢器載台之移動機構係用以使所承載之該偵檢器於該第一平面及平行於該第一平面之平面此二者之其一的面上平移； 一控制模組，係電性連接該光源載台及該偵檢器載台，以根據一設定掃描方式控制該光源載台及該偵檢器載台之各機構的作動，使自該光源產生的光線依據該設定掃描方式照射該受測物體；以及 一處理模組，係電性連接該偵檢器，以取得該偵檢器於該設定掃描方式過程中所擷取之投影資料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之斷層掃描裝置，其中該物體載台係與該控制模組電性連接，且該物體載台具有旋轉機構，用以使所承載之該受測物體以該第一軸向為軸心而旋轉。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之斷層掃描裝置，其中該物體載台係與該控制模組電性連接，且該物體載台、該光源載台及該偵檢器載台之至少一者更具有一高度調整機構，該高度調整機構係用以使具有該高度調整機構之載台上所承載之構件以該第一軸向的方向為高度調整方向。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之斷層掃描裝置，其中該物體載台、該光源載台及該偵檢器載台之至少一者更具有一高度調整機構，該高度調整機構係用以使具有該高度調整機構之載台上所承載之構件以該第一軸向的方向為高度調整方向。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之斷層掃描裝置，其中該軌道組包含一封閉軌道，且該光源載台及該偵檢器載台係活動設置於該封閉軌道上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之斷層掃描裝置，其中該封閉軌道係為圓形軌道及橢圓形軌道二者之其一。
  7. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之斷層掃描裝置，其中該軌道組包含： 第一封閉軌道；以及 第二封閉軌道，係環設於該第一封閉軌道之外； 其中該光源載台係設置於該等封閉軌道之其一者，該偵檢器載台係設置於該等封閉軌道之另一者。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之斷層掃描裝置，其中各該封閉軌道係為圓形軌道及橢圓形軌道二者之其一。
  9. 一種斷層掃描裝置，係利用一光源及一偵檢器的配合以對一受測物體進行掃描並擷取該受測物體之投影資料，包含： 一物體載台，係位於第一平面並用以承載該受測物體； 第一旋轉臂，具有第一承載機構及第一旋轉機構，該第一承載機構係設於該第一旋轉臂之一端，該第一旋轉機構係設於該第一旋轉臂之另一端並以該物體載台為旋轉中心，以使該第一旋轉臂以第一軸向為軸心而旋轉，該第一軸向係垂直於該第一平面； 第二旋轉臂，具有第二承載機構及第二旋轉機構，該第二承載機構係設於該第二旋轉臂之一端，該第二旋轉機構係設於該第二旋轉臂之另一端並以該物體載台為旋轉中心，以使該第二旋轉臂以該第一軸向為軸心而旋轉； 一光源載台，係用以承載該光源並設置於該第一旋轉臂之第一承載機構上，且該光源載台具有旋轉機構及移動機構，該光源載台之旋轉機構係用以使所承載之該光源以該第一軸向為軸心而旋轉，該光源載台之移動機構係用以使所承載之該光源於該第一平面及平行於該第一平面之平面此二者之其一的面上平移； 一偵檢器載台，係用以承載該偵檢器並設置於該第二旋轉臂之第二承載機構上，且該偵檢器載台具有旋轉機構及移動機構，該偵檢器載台之旋轉機構係用以使所承載之該偵檢器以該第一軸向為軸心而旋轉，該偵檢器載台之移動機構係用以使所承載之該偵檢器於該第一平面及平行於該第一平面之平面此二者之其一的面上平移； 一控制模組，係電性連接該光源載台及該偵檢器載台，以根據一設定掃描方式控制該光源載台、該偵檢器載台、該第一旋轉臂及該第二旋轉臂之各機構的作動，使自該光源產生的光線依據該設定掃描方式照射該受測物體；以及 一處理模組，係電性連接該偵檢器，以取得該偵檢器於該設定掃描方式過程中所擷取之投影資料。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之斷層掃描裝置，其中該物體載台係與該控制模組電性連接，且該物體載台具有旋轉機構，用以使所承載之該受測物體以該第一軸向為軸心而旋轉。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之斷層掃描裝置，其中該物體載台係與該控制模組電性連接，且該物體載台、該光源載台及該偵檢器載台之至少一者更具有一高度調整機構，該高度調整機構係用以使具有該高度調整機構之載台上所承載之構件以該第一軸向的方向為高度調整方向。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之斷層掃描裝置，其中該物體載台、該光源載台及該偵檢器載台之至少一者更具有一高度調整機構，該高度調整機構係用以使具有該高度調整機構之載台上所承載之構件以該第一軸向的方向為高度調整方向。
  13. 如申請專利範圍第9項至第12項中任一項所述之斷層掃描裝置，其中該第一旋轉臂及該第二旋轉臂具有相同臂長。
  14. 如申請專利範圍第9項至第12項中任一項所述之斷層掃描裝置，其中該第一旋轉臂及該第二旋轉臂具有相異臂長。
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