WO2018107386A1 - 一种基于c型臂的ct设备 - Google Patents

Abstract

一种基于C型臂(2)的CT设备，包括设备本体(1)、C型臂(2)、射线光源(3)和成像平板(4)，C型臂(2)支撑于设备本体(1)上，射线光源(3)和成像平板(4)相对布置，并且分别位于C型臂(2)的开口两端部；CT设备还包括以下部件：第一调节部件(5)，用于调节射线光源(3)的径向位置；和/或者；第二调节部件(6)，用于调节成像平板(4)的径向位置；CT设备可以根据实际曝光成像需求，在不移动患者的情况下，仅通过调节射线光源(3)和/或成像平板(4)的径向位置，即可获得所需的成像视野，结构简单，并且容易控制。

Description

一种基于C型臂的CT设备 技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种基于C型臂的CT设备。

背景技术

C型臂的CT设备是一种常用的医学检验设备，这种C型臂的CT设备在等中心成像和三维重建过程中因为中心点固定具有其自身优势，故被广泛地应用于骨科、疼痛科、肿瘤科、妇科、泌尿外科等科室的各种手术中。

目前，该CT设备主要包括设备本体、C型臂、射线光源和成像平板；C型臂滑动设置于设备本体，以便C型臂可以相对设备本体周向滑移，射线光源与成像平板相对设置，分别设置于C型臂开口的两端部。射线光源通常为点光源，点光源可以发射出锥形光束，现有技术最常使用的点光源为X射线点光源。

当该CT设备在使用时，被检测物体置于C型臂内部，点光源发出的X射线穿过被检测物体后，在成像平板上成型一定视角的图像。该CT设备等中心成像时，被检测物体处于固定曝光位置，这样曝光获取的图片视角尺寸过于单一，检测部位局部位置不明显。故为了克服上述缺陷，现有技术还对CT设备进行了以下改进。

在设备本体上设置驱动轴，驱动C型臂可以沿开口朝向的水平方向、沿竖直方向相对运动，当对被检测部位局部位置视角进行调整时，通过同时调节C型臂水平方向、竖直方向和周向滑移，进而调整曝光中心点，从而获得视角改变。

现有技术中上述调整视角的方式，需要同时调节C型臂水平、竖直以及周向的位置，即需要通过多轴控制以实现C型臂的多轴动作，必然导致现有技术中CT设备结构比较复杂，并且C型臂转动过程中都需要实时调节C型臂的水平和竖直位置，控制也较为复杂。

因此，如何提供一种结构简单且视角调节简单的CT设备，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于C型臂的CT设备，包括设备本体、C型臂、射线光源和成像平板，所述C型臂支撑于所述设备本体上，所述射线光源和所述成像平板相对布置，并且分别位于所述C型臂的开口两端部；所述CT设备还包括以下部件：

第一调节部件，用于调节所述射线光源的径向位置；

和/或者；

第二调节部件，用于调节所述成像平板的径向位置。

本发明所提供的CT设备应用时，被检测模型(患者)通常置于C型臂的中央位置，初始状态时，射线光源与成像平板之间的中心与C型臂的中心是一致的，此时O为等中心点，射线光源发射的光线正好覆盖成像平板的范围，其视角为a，此时如果被检测模型固定于C型臂的中间，那么由成像平板采集到的图片将会得到被检测模型a角度的采集视角。如果模型过大，需要更加宽阔的视野，此时只要通过第一调节部件调节射线光源沿径向远离被检测模型或者通过第二调节部件调节成像平板靠近被检测模型即可满足增大采集视角这一要求。当然，也可以同时控制第一调节部件和第二调节部件完成对射线光源和成像平板位置的调节，以获得最佳成像视野。

相应地，如果模型需要局部细化时，需要更小的视角去观察局部被检测模型的细节部分，此时只要通过第一调节部件调节射线光源沿径向靠近被检测模型或者通过第二调节部件调节成像平板远离被检测模型即可满足较小采集视角这一要求。也就是说，减小射线光源与被检测模型之间的距离或者增大成像平板与被检测模型之间的距离。

从以上描述可以看出，本发明所提供的基于C型臂的CT设备可以根据实际曝光成像需求，在不移动患者的情况下，仅通过调节射线光源和/或成像平板的径向位置，即可获得所需的成像视野，结构简单，并且容易控制。

可选的，所述第一调节部件和所述第二调节部件分别设置于所述C型臂的开口两端部，所述射线光源和所述成像平板分别设置于所述第一调节部件和所述第二调节部件的相对端部。

可选的，所述第一调节部件为螺纹组件，所述射线光源包括载体以及固定于所述载体上的光源，所述载体通过所述螺纹组件连接所述C型臂。

可选的，所述螺纹组件包括设置于所述载体外端部的螺杆，所述C型臂相应配合位置设置有与所述螺杆的外螺纹相配合的内螺纹孔，沿径向所述螺杆螺纹连接所述内螺纹孔。

可选的，所述第一调节部件还包括动力部件，所述动力部件固定于所述C型臂，所述动力部件用于驱动所述螺杆相对所述内螺纹孔沿径向运动。

可选的，所述第一调节部件还包括相互啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗轮通过轴承转动支撑于所述C型臂上，其内圈固定有螺母，所述螺母的内孔形成所述内螺纹孔，所述C型臂与所述内螺纹孔相对的位置设置有通孔，所述螺杆的外螺纹穿过所述通孔连接于所述螺母的内孔；所述动力部件的驱动轴连接所述蜗杆。

可选的，所述蜗杆的一端部还设置有从动锥齿轮，所述动力部件的驱动轴的外端部还设置有与所述从动锥齿轮相啮合的主动锥齿轮。

可选的，所述C型臂的开口位置为平板结构，所述蜗轮、所述蜗杆和所述动力部件均固定于所述平板结构的外壁。

可选的，所述动力部件为伺服电机，所述CT设备还包括控制器，所述控制器根据外部指令控制所述伺服电机的转动方向和转动圈数。

可选的，所述第二调节部件与所述第一调节部件结构相同。

可选的，所述C型臂沿所述设备本体的周向相对往复转动。

可选的，所述设备本体和所述C型臂的相对表面二者其中一者设置有滑槽，另一者设置有与所述滑槽相配合的滑轨，并且所述CT设备还包括两组分别用于拉动所述C型臂正转和反转的同步带和驱动装置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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为本发明一种具体实施方式中基于C型臂的CT设备的结构示意图；

图2为图1中安装第一调节部件位置的局部放大示意图；

图3为图1中安装第二调节部件位置的局部放大示意图。

其中，图1至图3中：

设备本体1、C型臂2、滑槽21、射线光源3、成像平板4、第一调节部件5、螺杆51、螺母52、蜗轮53、蜗杆54、从动锥齿轮55、主动锥齿轮56、动力部件57、支撑板581、支撑板582、支撑板583、第二调节部件6、螺杆61、螺母62、蜗轮63、蜗杆64、从动锥齿轮65、动力部件67、平板结构7、平板结构8。

具体实施方式

针对背景技术中所述的现有技术CT设备在调整视角时，需要多轴动作进行调整结构和控制均比较复杂的技术问题，本发明进行了深入研究，在大量研究的基础上，另辟蹊径提出了解决上述技术问题的技术方案。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本发明一种具体实施方式中基于C型臂的CT设备的结构示意图；图2为图1中安装第一调节部件位置的局部放大示意图。

本发明中所提供的基于C型臂的CT设备主要包括设备本体1、C型臂2、射线光源3和成像平板4。设备本体1主要功能有两方面：第一、为其他部件的安装提供安装基础，并且具有与外界环境相配合的安装结构，以稳定安装于外界环境中；第二、支撑作用，即设备主体具有一定的强度满足其上各零部件的支撑所需。

关于设备主体的主要结构和材料可以参考现有技术，本文不做具体介绍。

C型臂2周向转动支撑于设备本体1上，也就是说，C型臂2沿设备本体1的周向可以相对往复转动。实现C型臂2和设备本体1相对往复转动的结构有多种形式，例如：设备本体1和C型臂2的相对表面二者其中 一者设置有滑槽，另一者设置有与滑槽相配合的滑轨，即设备本体1上可以设置滑轨或滑槽，相应地，C型臂2上设置滑槽或者滑轨。图1中给出C型臂2上设置滑槽21的具体实施方式。具体地，设备本体1上可以设置支撑弧形段，支撑弧形段的形状与C型臂2外表面相匹配，滑轨或者滑槽设置于支撑弧形段上。

另外，CT设备还包括两组分别用于拉动C型臂2正转和反转的同步带和驱动装置，即CT设备包括第一驱动装置和由第一驱动装置驱动的第一同步带，以及第二驱动装置和由第二驱动装置驱动的第二同步带，第一驱动装置驱动第一同步带可以实现C型臂2正转，第二组驱动装置驱动第二同步带可以实现C型臂2的反转。本文将C型臂2顺时针转动定义为正转，逆时针转动定义为反转。

第一同步带和第二同步带的一端可以分别连接第一驱动装置的转动轴和第二驱动装置的转动轴，两者的另一端分别连接C型臂2的两开口端部。

当然，驱动C型臂2正反转动的方式不局限于上述描述的同步带形式。还可以为拉绳、链条、齿条等方式。

本发明CT设备中的射线光源3和成像平板4可以相对布置，两者分别位于C型臂2的开口两端部。射线光源3可以为发出X射线的光源，当然可以为发出其他检测射线的光源。射线光源3一般发出锥形光束，被检测物体的经射线透射后，成像于成像平板4上。

本发明所提供的CT设备还进一步包括第一调节部件5和第二调节部件6，其中第一调节部件5用于调节射线光源3的径向位置；第二调节部件6用于调节成像平板4的径向位置。第一调节部件5和第二调节部件6可以分别设置于C型臂2的开口两端部，射线光源3和成像平板4分别设置于第一调节部件5和第二调节部件6的相对端部。

本发明所提供的CT设备应用时，被检测模型(患者)通常置于C型臂2的中央位置，初始状态时，射线光源3与成像平板4之间的中心与C型臂2的中心是一致的，此时O为等中心点，射线光源3发射的光线正好覆盖成像平板4的范围，其视角为a，此时如果被检测模型固定于C型臂2的中间，那么由成像平板4采集到的图片将会得到被检测模型a角度的采集视角。如果模型过大，需要更加宽阔的视野，此时只要通过第一调节 部件5调节射线光源3沿径向远离被检测模型或者通过第二调节部件6调节成像平板4靠近被检测模型即可满足增大采集视角这一要求。当然，也可以同时控制第一调节部件5和第二调节部件6完成对射线光源3和成像平板4位置的调节，以获得最佳成像视野。

相应地，如果模型需要局部细化时，需要更小的视角去观察局部被检测模型的细节部分，此时只要通过第一调节部件5调节射线光源3沿径向靠近被检测模型或者通过第二调节部件6调节成像平板4远离被检测模型即可满足较小采集视角这一要求。也就是说，减小射线光源3与被检测模型之间的距离或者增大成像平板4与被检测模型之间的距离。

从以上描述可以看出，本发明所提供的基于C型臂的CT设备可以根据实际曝光成像需求，在不移动患者的情况下，仅通过调节射线光源3和/或成像平板4的径向位置，即可获得所需的成像视野，结构简单，并且容易控制。

从以上描述可以看出，本发明中的基于C型臂的CT设备实现视野调节灵活性由三种技术方案：第一、设置第一调节部件5，仅使用第一调节部件5调节射线光源3的径向位置，成像平板4与C型臂2固定；第二、设置第二调节部件6，仅使用第二调节部件6调节成像平板4的径向位置，射线光源3与C型臂2固定；第三、同时设置第一调节部件5和第二调节部件6，分别对射线光源3和成像平板4的径向位置进行调节。本文在第三种技术方案的基础上进一步对第一调节部件5和第二调节部件6的具体结构进行介绍。

在一种具体的实施方式中，第一调节部件5可以为螺纹组件，射线光源3具体包括载体以及固定于载体上的光源，光源用于发出锥形射线光束，载体通过螺纹组件连接C型臂2。也就是说，射线光源3通过螺纹组件与C型臂2螺纹连接，通过旋转螺纹可实现射线光源3的载体沿C型臂2径向向外和向内相对运动。

螺纹连接实现射线光源3位置调节结构简单，易于实现。

具体地，螺纹组件可以包括设置于载体外端部的螺杆51，即载体的下端面可以安装有光源，上端面可以为螺杆51结构，螺杆51上设置有外螺纹，C型臂2相应配合位置设置有与螺杆51的外螺纹相配合的内螺纹孔， 沿径向螺杆51螺纹连接内螺纹孔。需要说明的是，内螺纹孔可以直接设置于C型臂2上，当然也可以设置于与C型臂2固定连接的第三部件上。

通过旋转螺杆51，在螺纹的作用下，螺杆51可以相对螺纹孔向外或向内运动，以实现射线光源3位置的调节。

为了实现仪器的自动控制，本发明中的CT设备还可以包括动力部件57，动力部件57固定于C型臂2，动力部件57用于驱动螺杆51相对内螺纹孔沿径向运动。动力部件57可以根据外部控制指令驱动螺杆51动作，有利于实现自动化控制，提高精度。

为了优化第一调节部件5于C型臂2上的布置位置，本发明中的第一调节部件5还进一步设置了蜗轮53和蜗杆54，蜗轮53通过轴承转动支撑于C型臂2上，其内圈固定有螺母52，螺母52可以通过螺钉固定于蜗轮53上，蜗轮53可以通过承载轴承转动支撑于C型臂2上。螺母52的内孔形成内螺纹孔，C型臂2与内螺纹孔相对的位置设置有通孔，螺杆51的外螺纹穿过通孔连接于螺母52的内孔。动力部件57的驱动轴连接蜗杆54。

通过涡轮蜗杆54可以改变传动方向，便于动力部件57等部件的布置。

进一步地，蜗杆54的一端部还可以设置有从动锥齿轮55，动力部件57的驱动轴的外端部设置有与从动锥齿轮55相啮合的主动锥齿轮56。

从动锥齿轮55可以为一个，也可以为两个或者多个。本文优先从动锥齿轮55为一个，即动力部件57的驱动力经驱动轴端部的主动锥齿轮56传递至从动锥齿轮55，然后再由蜗杆54将动力传递至与其啮合的蜗轮53，蜗轮53带动螺母52转动，从而实现设置于载体上的螺杆51沿径向移动。

为了实现以上蜗轮53、蜗杆54以及动力部件57等零部件的布置，C型臂2的开口位置可以设置平板结构7，蜗轮53、蜗杆54和动力部件57均固定于平板结构7的外壁。

当然，涡轮、蜗杆54以及动力部件57均通过相应地支撑元件固定支撑于平板结构，例如，蜗杆54的两端部均设置有支撑板，两支撑板分别为支撑板581和支撑板582，蜗杆54转动支撑于两支撑板上，蜗杆54与支撑板之间可以设置轴承，以实现蜗杆54的转动。动力部件57可以为伺服电机，CT设备进一步包括控制器，控制器根据外部指令控制伺服电机的转动方向和转动圈数。伺服电机同样通过两个支撑板583支撑于平板结构7 上。

请参考图3，图3为图1中安装第二调节部件位置的局部放大示意图。

第二调节部件6的结构可以与第一调节部件5的结构相同。即，第二调节部件6也可以为螺纹组件，成像平板4的外端部为螺杆61，设置有外螺纹，C型臂2上固定有与成像平板4的螺杆61相配合的螺母62，并且C型臂2于螺母62安装位置设置有通孔，成像平板4的螺杆61的外螺纹部穿过通孔设置于螺母62的内孔中。

进一步地，第二调节部件8可以包括蜗轮63、蜗杆64、主动锥齿轮(角度原因图3中未示出)和从动锥齿轮65以及动力部件67，各部件的安装位置请参考上文描述，关于第二调节部件6的结构在此不做赘述。C型臂2的该端部也设置有平板结构8，第二调节部件8设置于平板结构8上。

当然，第一调节部件5和第二调节部件6的结构不局限于本文中所描述，只要能实现射线光源和成像平板的径向位置调节即可，例如第一调节部件5和第二调节部件6也可以为液压缸部件或者齿轮齿条结构等。

另外，第一调节部件5和第二调节部件6的结构可以相同，也可以不同。

本文中的射线光源可以为球管，当然也可以为其他形式。

需要说明的是，本文中所述的第一、第二仅是为了区分功能相同的一类部件，并不表示次序。

以上对本发明所提供的一种基于C型臂的CT设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1. 一种基于C型臂的CT设备，包括设备本体(1)、C型臂(2)、射线光源(3)和成像平板(4)，所述C型臂(2)支撑于所述设备本体(1)上，所述射线光源(3)和所述成像平板(4)相对布置，并且分别位于所述C型臂(2)的开口两端部；其特征在于，所述CT设备还包括以下部件：

   第一调节部件(5)，用于调节所述射线光源(3)的径向位置；

   和/或者；

   第二调节部件(6)，用于调节所述成像平板(4)的径向位置。
2. 如权利要求1所述的CT设备，其特征在于，所述第一调节部件(5)和所述第二调节部件(6)分别设置于所述C型臂(2)的开口两端部，所述射线光源(3)和所述成像平板(4)分别设置于所述第一调节部件(5)和所述第二调节部件(6)的相对端部。
3. 如权利要求2所述的CT设备，其特征在于，所述第一调节部件(5)为螺纹组件，所述射线光源(3)包括载体以及固定于所述载体上的光源，所述载体通过所述螺纹组件连接所述C型臂(2)。
4. 如权利要求3所述的CT设备，其特征在于，所述螺纹组件包括设置于所述载体外端部的螺杆(51)，所述C型臂(2)相应配合位置设置有与所述螺杆(51)的外螺纹相配合的内螺纹孔，沿径向所述螺杆(51)螺纹连接所述内螺纹孔。
5. 如权利要求4所述的CT设备，其特征在于，所述第一调节部件(5)还包括动力部件(57)，所述动力部件(57)固定于所述C型臂(2)，所述动力部件(57)用于驱动所述螺杆(51)相对所述内螺纹孔沿径向运动。
6. 如权利要求5所述的CT设备，其特征在于，所述第一调节部件(5)还包括相互啮合的蜗轮(53)和蜗杆(54)，所述蜗轮(53)通过轴承转动支撑于所述C型臂(2)上，其内圈固定有螺母(52)，所述螺母(52)的内孔形成所述内螺纹孔，所述C型臂(2)与所述内螺纹孔相对的位置设置有通孔，所述螺杆(51)的外螺纹穿过所述通孔连接于所述螺母(52)的内孔；所述动力部件(57)的驱动轴连接所述蜗杆(54)。
7. 如权利要求6所述的CT设备，其特征在于，所述蜗杆(54)的一 端部还设置有从动锥齿轮(55)，所述动力部件(57)的驱动轴的外端部还设置有与所述从动锥齿轮(55)相啮合的主动锥齿轮(56)。
8. 如权利要求6所述的CT设备，其特征在于，所述C型臂(2)的开口位置为平板结构(7)，所述蜗轮(53)、所述蜗杆(54)和所述动力部件(57)均固定于所述平板结构(7)的外壁。
9. 如权利要求5所述的CT设备，其特征在于，所述动力部件(57)为伺服电机，所述CT设备还包括控制器，所述控制器根据外部指令控制所述伺服电机的转动方向和转动圈数。
10. 如权利要求2至9任一项所述的CT设备，其特征在于，所述第二调节部件(6)与所述第一调节部件(5)结构相同。
11. 如权利要求1至9任一项所述的CT设备，其特征在于，所述C型臂(2)沿所述设备本体(1)的周向相对往复转动。
12. 如权利要求11所述的CT设备，其特征在于，所述设备本体(1)和所述C型臂(2)的相对表面二者其中一者设置有滑槽，另一者设置有与所述滑槽相配合的滑轨，并且所述CT设备还包括两组分别用于拉动所述C型臂(2)正转和反转的同步带和驱动装置。

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