CN110167443B - 用于多轴成像的悬臂式x射线ct系统 - Google Patents

Abstract

一种多轴成像系统及用于使用多轴成像系统使人或动物成像的方法。

Description

用于多轴成像的悬臂式X射线CT系统

相关申请案

本申请案主张2016年11月23日申请的第62/425,746号美国临时申请案及2017年11月20日申请的序列号为15/817,672的美国非临时申请案的优先权的权益，所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。

背景技术

常规医学成像装置(例如x射线计算机断层扫描(CT)成像装置)在可执行的成像操作的类型方面受到限制。

发明内容

实施例包含多轴成像系统及用于使用多轴成像系统使人或动物成像的方法。

各种实施例包含多轴成像系统，其包含：成像机架；支撑柱，其以悬臂方式在所述机架的一侧上支撑所述成像机架；基座，其支撑所述成像机架及所述支撑柱；第一驱动机构，其相对于所述支撑柱在垂直方向上平移所述机架；第二驱动机构，其使所述机架关于所述支撑柱旋转；及第三驱动机构，其使所述支撑柱及所述机架相对于所述基座在水平方向上平移。

进一步实施例包含一种操作包括可移动成像机架的多轴成像系统的方法，所述方法包含：从可移动患者支撑件的控制系统接收指示所述患者支撑件的配置的数据；以及响应于从所述可移动患者支撑件的所述控制系统接收的所述数据而将控制信号发送到所述多轴成像系统的一或多个驱动系统以致使所述机架平移及/或旋转以使所述机架维持与所述患者支撑件间隔开且使所述机架的孔维持与所述患者支撑件对准。

进一步实施例包含一种用于具有可移动成像机架及可移动患者支撑件的多轴成像系统的控制系统，所述控制系统包含存储器及处理器，所述处理器配置有处理器可执行指令以执行包含以下各者的操作：接收指示所述可移动患者支撑件的配置的数据；以及响应于从所述可移动患者支撑件的所述控制系统接收的所述数据而将控制信号发送到所述多轴成像系统的一或多个驱动系统以致使所述机架平移及/或旋转以使所述机架维持与所述患者支撑件间隔开且使所述机架的孔维持与患者支撑件对准。

进一步实施例包含一种用于对处于负重位置的动物成像的多轴成像系统，其包含：机架；支撑柱，其支撑所述机架；及支撑台，动物站立在所述支撑台上，其中所述机架可在垂直方向上关于所述支撑台平移，以扫描站立在所述支撑台上的动物的一或多条腿，并且所述机架可在垂直及水平方向上关于所述支撑台平移，以扫描站立在所述支撑台上的所述动物的头部及/或颈部。

附图说明

结合附图，通过对本发明的以下详细描述，本发明的其它特征及优点将变得显而易见，在附图中：

图1说明根据实施例的多轴CT成像装置。

图2A到2C说明在垂直方向上执行患者扫描的多轴x射线CT成像装置。

图3A到3C说明在水平方向上执行患者扫描的多轴x射线CT成像装置。

图4A到4C说明在倾斜方向上执行患者扫描的多轴x射线CT成像装置。

图5A到5D说明根据实施例的用于x射线机架的垂直支撑柱。

图6A到6B说明根据实施例的x射线CT成像系统的基座。

图7A到7E说明根据实施例的用于多轴成像系统的机架及轴承组合件。

图8示意性地说明根据实施例的附接到机架壳的轴承组合件。

图9说明根据实施例的安装到转子的组件。

图10A到10K说明操作多轴成像系统及可移动患者支撑件以执行患者的成像扫描的方法。

图11A到11C说明用于使处于站立位置的动物成像的多轴成像系统。

图12示意性地说明可用于执行各种实施例的计算装置。

具体实施方式

本申请案涉及2013年6月13日申请的第13/916,869号美国申请案，并涉及2017年8月24日申请的第15/685,955号美国申请案，所述两个申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。

将参考附图详细描述各种实施例。只要有可能，贯穿图式将使用相同的参考数字来指代相同或相似部分。对特定实例及实施方案的参考是出于说明性目的，并且不希望限制本发明或权利要求书的范围。

参见图1，展示根据本发明的一个实施例的成像系统100。系统100包含图像收集组件，例如旋转x射线源及检测器阵列，旋转伽马射线照相机或固定磁共振成像组件，其容纳在机架40内。系统100经配置以按医学成像领域中已知的任何方式从位于机架40的孔116内的物体收集成像数据，例如(例如)x射线计算机断层扫描(CT)、正电子发射断层扫描(PET)、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)或磁共振成像(MRI)数据。在实施例中，系统100可为x射线CT成像系统，并且可包含位于机架40内的x射线源及检测器。机架40还可包含其它组件，例如高电压产生器、热交换器，电源(例如，电池系统)及计算机。这些组件可安装在旋转元件(例如，转子)上，所述旋转元件在成像扫描期间在机架40内旋转。转子驱动机构也可位于转子上，并且可驱动转子的旋转。在扫描之间，对接系统可用于耦合系统100的旋转及非旋转部分以进行电力及数据通信。

机架40可安装到支撑柱801。支撑柱801可在机架40的第一侧上附接到机架40，并且可以悬臂方式支撑机架40。机架40可为大体上O形的结构，其具有中央成像孔116并界定延伸通过孔的成像轴114。系统800还可包含基座802，基座802可位于负重表面上，例如建筑物的地板819。在所说明实施例中，基座802包括可安装(例如，螺栓连接)到地板819的大体上直线形支撑结构。支撑柱801可位于基座801上并由基座801支撑，并且可在大体上垂直方向上从基座801的顶表面向上延伸。支撑柱801可具有垂直延伸至少约2米的长度尺寸，例如2到5米(例如，约3米)。

在下文进一步详细论述的各种实施例中，系统100可实现在多个定向上及沿多个方向的成像(例如，CT扫描)。在实施例中，系统100可包含第一驱动机构，用于沿图1中的箭头101的方向在第一方向上相对于支撑柱801平移机架40。第一方向101可为大体上垂直方向(即，垂直于地板819)，出于本发明的目的，其可被定义为与真实垂直成±15°。系统100还可包含第二驱动机构，用于在由箭头102指示的方向上相对于支撑柱801旋转机架40。机架40的旋转可为关于正交于第一方向101延伸的轴103，并且可大体上平行于地板819。轴103可延伸通过机架40的孔116的等中心。系统还可包含第三驱动机构，用于在由图1中的箭头104指示的第二方向上关于基座802平移机架40及支撑柱801。第二方向104可为大体上水平方向(即，平行于地板819)，出于本发明的目的，其可被定义为与真实水平成±15°。第二方向104可正交于第一方向101及旋转轴103两者。

图2A到2C、3A到3C及4A到4C说明用于沿多个轴执行成像扫描的各种配置中的成像系统100。在图2A到2C，支撑柱801可以大体上垂直定向支撑机架40，使得机架40的前及后面平行于地板819延伸，并且通过机架孔116的成像轴114在垂直方向上延伸(即垂直于地板)。在此配置中的机架40的成像轴114可平行于垂直延伸支撑柱801的长度尺寸延伸。

机架40可在大体上垂直方向上沿支撑柱801的长度移位。图2A到2C中对此进行说明，图2A到2C展示机架40从图2A中的第一位置(其中机架40靠近支撑柱801的第一端定位)(即，与基座802相对)垂直移位到图2B中的第二位置(其中机架40沿支撑柱801的长度定位在大约中间位置)，移位到图2C中的第三位置(其中机架40靠近支撑柱801靠近基座802的第二端定位)。机架40及支撑柱801可包含配合特征，其限制机架40沿支撑柱801的长度的位移。如图2A到2C中所展示，举例来说，一对平行轨道805、806可沿支撑柱801的长度在垂直方向上延伸。托架807可安装到机架40的附接到支撑柱801的一侧。托架807可包含与轨道805、806接合的轴承元件(例如，滚子及/或燕尾榫轴承滑动件)，以提供托架807及机架40沿支撑柱801的长度的线性运动。

第一驱动机构可驱动机架40相对于支撑柱801的位移。下文参考5A到5D描述第一驱动系统501的实例。控制器810(参见图4A)可控制第一驱动机构501的操作，且借此控制机架40的垂直位移。控制器可接收指示机架40沿支撑柱801的位置的位置反馈信号，例如从线性编码器接收。

系统100还可包含患者支撑件813。患者支撑件813可支撑处于负重站立位置中的患者105，如图2A到2C中展示。患者支撑件813可包含支撑患者足部的第一部分815，患者105可站立在第一部分815上。第二部分817可大体上垂直于第一部分815延伸，并且可向患者105提供额外支撑。举例来说，患者105可在扫描期间靠在第二部分817上，并且第二部分817可帮助稳定患者并防止患者105从患者支撑件813跌落。在实施例中，患者支撑件813可将患者105支撑在升高到地板819之上的位置中，如图2A到2C中所展示。第一部分815及第二部分817可由射线可透过的(x射线透明的)材料制成，例如碳纤维材料。

系统100可用于执行在负重站立位置中的患者105的成像扫描。举例来说，针对x射线CT成像系统，x射线源及检测器可在机架40内围绕患者旋转，同时机架40如图2A到2C中所展示那样在支撑柱801上垂直移位以执行定位在患者支撑件813上的患者105的螺旋扫描。在实施例中，系统100可扫描患者的整个长度(例如，从患者头盖骨的顶部到患者足部的底部)或其任何选定部分。在扫描之后，机架40可移动到偏离位置(例如，到支撑柱801的顶部或者在患者足部之下)，并且可从患者支撑件813移除患者105。

机架40可附接到支撑柱801，使得机架40可关于支撑柱801旋转(即，倾斜)。图3A到3C中对此进行说明，图3A到3C说明机架40从大体上垂直定向(如图2A到2C中所展示)(其中机架40的前及后面平行于地板819延伸，并且成像轴114在垂直方向(即垂直于地板)上延伸)倾斜到大体上水平定向(其中机架的前及后面垂直于地板819延伸，并且成像轴114在水平方向(即平行于地板)上延伸)。图2A到2C中所展示的配置中的机架40的成像轴114可垂直于垂直延伸支撑柱801的长度尺寸延伸。

在实施例中，旋转轴承可使得机架40能够关于支撑柱801旋转。在一个实施例中，旋转轴承可包含安装到托架807的第一部分(即，轴承座圈)及安装到机架40的第二部分(即，轴承座圈)。两个轴承部分可相对于彼此同心地旋转，使得机架40可相对于托架807及支撑柱801旋转。在实施例中，机架40可相对于支撑柱801旋转至少约90°(例如，如由图2A到2C及图3A到3C所说明)。在一些实施例中，机架40可相对于支撑柱801旋转至少约180°，例如至少约270°，包含约300°或更多。

第二驱动机构可驱动机架40相对于支撑柱801的旋转。下文参考图5A及5D描述第二驱动系统503的实例。系统控制器810(参见图4A)可控制第二驱动机构503的操作，并借此控制机架40相对于支撑柱801的旋转角度(倾斜)。控制器可接收指示机架40关于支撑柱801的旋转位置的位置反馈信号，例如从旋转编码器接收。

在一些实施例中，患者支撑件813可从图2A到2C中所展示的第一配置移动到图3A到3C中所展示的第二配置。在图2A到2C的配置中，患者支撑件813的第一部分815可在大体上水平方向上延伸(即，平行于地板819)，并且第二部分817可在大体上垂直方向上延伸(即，远离地板819)。在图3A到3C的配置中，患者支撑件813的第二部分817可在大体上水平方向上延伸(即，平行于地板819)，并且第一部分815可在大体上垂直方向上延伸。换句话说，患者支撑件813可在图2A到2C中所展示的配置与图3A到3C中所展示的配置之间相对于地板819倾斜预定角度(例如，～90°)。在实施例中，图2A到2C的台配置可用于扫描处于负重站立位置中的患者，并且图3A到3C中的台配置可用于扫描处于躺卧位置中的患者，如在常规x射线CT系统中那样。

在一些实施例中，患者支撑件813可关于患者支撑件813附接到的连杆构件821旋转(倾斜)。在实施例中，连杆构件821也可关于地板819旋转。举例来说，连杆构件821可附接到可安装到地板819的基座823。连杆构件821可相对于基座旋转。连杆构件821相对于基座823的旋转可相对于地板819升高及降低患者支撑件813。台控制系统可提供患者支撑件813相对于连杆构件821的协调旋转运动及连杆构件821相对于基座823的旋转运动，以使台系统从图2A到2C中所展示的配置移动到图3A到3C中所展示的配置。在2017年8月24日申请的第15/685,955号美国专利申请案中描述可与系统100一起使用的患者台系统的实例，所述申请案的全部内容先前以引用的方式并入本文中。

图3A到3C说明系统100执行处于躺卧位置中的患者105的成像扫描。特定来说，针对x射线CT成像系统，x射线源及检测器可在机架40内围绕患者105旋转，同时机架40在大体上水平方向上相对于患者支撑件813平移以执行躺卧在患者支撑件813上的患者105的螺旋扫描。在图3A到3C中展示的实施例中，机架40及支撑柱801可相对于患者105及患者支撑件813平移，患者支撑件813在扫描期间可为静止的。机架40及支撑柱801可沿基座802的长度平移。如图3A到3C中所展示，机架40可在支撑柱801上垂直移位，使得患者105与机架40的孔116对准，并且成像轴114沿患者105的长度延伸。机架40及支撑柱801可接着在水平方向上沿基座802从图3A中所展示的第一位置(其中机架40定位在患者105的头部上方)平移到图3B中所展示的第二位置(其中机架40定位在患者105的中间区段上方)，平移到图3C中所展示的第三位置(其中机架40定位在患者105的足部上方)。系统100可在患者105的整个长度或其任何选定部分上方执行水平扫描。

基座802及支撑柱801可包含配合特征，其限制支撑柱沿基座802的长度在水平方向上的平移。在图3A到3C的实例中，基座802可包含轨道或轨，其可与在支撑柱801的底部处的对应特征配合以引导支撑柱801在水平方向上的平移。第三驱动机构可驱动支撑柱801相对于基座802的平移。图6A到6B中示意性地说明用于平移机架40及支撑柱801的第三驱动机构601的实例。第三驱动机构601可包括例如皮带驱动、驱动轮、导螺杆、滚珠螺杆、皮带轮等，或其各种组合。第三驱动机构601可机械地耦合到一或多个电动机并由其驱动，所述电动机可位于支撑柱801及/或基座802中。系统控制器810(参见图4A)可控制第三驱动机构601的操作并借此控制支撑柱801及机架40的水平平移。控制器810可接收指示支撑柱801相对于基座802的位置的位置反馈信号，例如从线性编码器接收。

图4A到4C说明系统100沿倾斜轴执行患者105的成像扫描。患者105可由患者支撑件813以倾斜角度支撑，使得纵向延伸通过患者105的轴1014既不平行也不垂直于地板819。这可例如通过从站立位置(如图2A到2C中所展示)旋转(倾斜)患者支撑件813及患者105及从躺卧位置(如图3A到3C中所展示)向上旋转(倾斜)患者支撑件813及患者105来实现。控制器810可控制第二驱动机构502以使机架40关于支撑柱801旋转(倾斜)，使得通过孔116的成像轴114平行于患者轴1014并且任选地与患者轴1014共线。系统100可通过在倾斜的患者轴1014的方向上移动机架40同时维持机架40与轴1014之间的固定角度来执行患者105的成像扫描(例如，螺旋x射线CT扫描)。在各种实施例中，成像系统100的控制器810可提供机架40相对于支撑柱801在垂直方向上的与机架40及支撑柱801相对于基座802在水平方向上的移动的协调移动。控制器810可包含逻辑，其经配置以确定沿倾斜轴1014移动机架40所需的机架40的相对垂直及水平位移。控制器810可将控制信号发送到第一驱动机构501及第三驱动机构601以提供机架40的协调垂直及水平位移。在倾斜轴1014的角度已知或可确定的情况下，控制器810可使用简单三角关系来确定机架40的垂直及水平位移。如在图4A到4C的实施例中，举例来说，在倾斜轴1014相对于水平成60°角的情况下，沿轴1014的每厘米扫描可包含机架40相对于支撑柱801的～0.87cm(即，sin 60°)的垂直位移及机架40及支撑柱801相对于基座802的0.5cm(即，cos 50°)的水平位移。因此，成像系统100可在任何倾斜轴1014处执行扫描，并且在实施例中可沿复合轴执行扫描，例如沿多角度或弯曲轴。

图4A到4C说明沿倾斜轴1014执行患者105的成像扫描的系统100。特定来说，针对x射线CT成像系统，x射线源及检测器可在机架40内围绕患者105旋转，同时机架40在垂直方向及水平方向两者上移位以沿倾斜轴线1014执行患者105的螺旋扫描。患者可被支撑在患者支撑件813上，患者支撑件813可倾斜使得患者支撑件813的第二部分817可平行于倾斜轴1014延伸。机架40可在支撑柱801上倾斜，以使机架成像轴814与倾斜轴1014对准。机架40可在垂直方向及水平方向两者上从图4A中所展示的第一位置(其中机架40定位在患者105的头部上方)移动到图4B中所展示的第二位置(其中机架40定位在患者105的中间区段上方)，移动到图4C中所展示的第三位置(其中机架40定位在患者105的足部上方)。系统100可在患者105的整个长度或其任何选定部分上方执行扫描。

图5A到5D说明用于多轴成像系统的支撑柱801的实例。图5A是支撑柱801的前透视图。图5B是支撑柱801的后部分透明透视图，所述透视图展示其内部部分。图5C是通过支撑柱801纵向截取的横截面图。图5D说明第一及第二驱动机构501、503，其中支撑柱801的环绕支撑结构被移除。

支撑柱801可由高强度结构材料形成，例如铝。支撑柱801可包含中空内部，其可形成一或多个内部壳体或隔室。在图5A到5C的实施例中，支撑柱801可包含在支撑柱801的前部中纵向延伸的第一内部壳体505，以及在支撑柱的后部中的至少一个第二内部壳体507。如图2A中所展示，前盖809可覆盖第一内部壳体505，并且细长开口或狭槽811可提供到第一内部壳体505的接达。由托架807的轴承元件502、504接合的平行轨道805、806可附接到支撑柱801的前面。在一些实施例中，在其上安装有轨道805、806的床可被反加工以抵消支撑柱801的任何偏转，其可能源自在悬臂式机架40沿柱801向上及向下行进时的悬臂式机架40的载荷。

用于驱动机架40的垂直平移的第一驱动机构501可位于支撑柱801上。第一驱动机构501可包括线性致动器，例如导螺杆或滚珠螺杆系统。如图5A及5D中所展示，螺纹轴509可在支撑柱801的第一内部壳体505内纵向延伸。可位于支撑柱801的第二内部壳体507中的电动机511可啮合到螺纹轴509中以驱动轴509的旋转。在一个实施例中，电动机511可驱动齿形带513，齿形带513可与链轮515接合以驱动螺纹轴509的旋转。臂517可从托架807延伸到第一内部壳体505中(例如，通过图2A中所展示的开口811)。臂517的端部上的螺母519可与螺纹轴509接合。螺纹轴509的旋转可致使螺母519沿轴509的长度上下往复运动。螺母519在轴509上的往复运动可驱动托架807及机架40关于支撑柱801的垂直位移。控制器810(参见图4A)可控制第一驱动机构501的操作，且借此控制机架40的垂直位移。控制器可接收指示机架40沿支撑柱801的位置的位置反馈信号，例如从线性编码器接收。

第一驱动机构501在正常及/或额定操作负载(其可为例如高达约6500磅)下可为不可反向驱动的。这可提供系统100的改进安全性。在实施例中，第一驱动机构501可包含不可反向驱动的导螺杆。替代地，第一驱动机构501可为可反向驱动的致动器，例如滚珠螺杆。可利用额外安全机构(例如弹簧设置制动器)以防止在负载下反向驱动。

用于驱动机架40相对于支撑柱801的旋转40的第二驱动机构503可位于托架807上。在图5A到5D的实施例中，电动机521可附接到托架807的一侧。电动机521可啮合到邻近旋转轴承525的外座圈527的链轮523中。轴承525的外座圈527可附接到机架40，并且轴承525的内座圈529可附接到托架807。齿形带531可在外座圈527的外圆周的至少一部分上方延伸并且可与外座圈527的齿形表面接合。带531可环绕在由电动机521驱动的链轮523上方，使得链轮523在顺时针或逆时针方向上的旋转致使外座圈527及机架40相对于内座圈529、托架807及支撑柱801的对应旋转。第二驱动机构503优选地包含在带531、链轮523及外座圈527的齿形表面之间的最小余隙，以实现机架40的精确旋转控制。在实施例中，带531可能不是连续的，并且带531的相反端可用螺栓连接或夹紧到外座圈537以最小化滑动及/或齿隙。在实施例中，可夹紧带531以实现机架40相对于支撑柱801的至少约270°(包含约300°或更多)的旋转。在一些实施例中，可选择性地接合制动系统以保持机架40的旋转(倾斜)位置(例如，在扫描期间)。控制器810(参见图10A)可控制第二驱动机构503的操作，且借此控制机架40的旋转位移。控制器可接收指示机架40关于支撑柱801的旋转位置的位置反馈信号，例如从旋转编码器接收。

图6A到6B说明根据实施例的多轴成像系统100的基座802。基座802可包含大体上矩形的支撑框架602。一对平行支撑轨603、605可沿基座802纵向延伸。支撑轨603、605可支撑支撑柱801并在支撑柱801沿基座802的长度横越时抑制偏转。一对引导轨道607、609可沿基座802的底表面延伸，并且可平行于支撑轨道603、605。平台611可位于支撑轨道603上方。支撑柱801可附接(例如，螺纹连接或螺栓连接)到平台611的上表面。平台611可包含与引导轨道607、609接合的轴承元件613(例如，轴承滑动件)以提供平台611、支撑柱801及机架40沿基座802的长度的线性运动。

用于驱动机架40及支撑柱801的水平平移的第三驱动机构601可位于基座802上。第三驱动机构601可包括可附接到平台611的电动机613。电动机613可啮合到链轮615中。驱动带617可沿基座802的底表面纵向延伸。驱动带617邻近平台611的一部分可环绕在由电动机613驱动的链轮615上方并与链轮615接合。由电动机613驱动链轮可致使链轮613及平台611沿驱动带617的长度向上及向下横越，借此驱动平台611、支撑柱801及机架40沿基座802的长度的平移。控制器810(参见图4A)可控制第三驱动机构601的操作，且借此控制机架40及支撑柱801相对于基座的平移。控制器810可接收指示机架40及支撑柱801在基座802上的平移位置的位置反馈信号，例如从线性编码器接收。

基座802可包含盖619以保护基座802的内部组件。盖619可由柔性材料制成并且可卷绕在线轴621上，如图6A中所展示。线轴621可围封在位于基座802的端部处的壳体623内。盖619的一端可附接到平台611及/或支撑柱801(例如，使用钩子或类似附接机构)。线轴621可为弹簧加载的以在盖619上维持合适张力。当支撑柱801平移远离壳体623时，盖619可通过从线轴621解绕而从壳体623延伸，并且当支撑柱朝向壳体623平移时，盖619可通过卷绕在线轴621上而缩回到壳体623中(例如，类似于用于窗户的卷帘的操作)。基座802可包含附接到支撑柱801的相对侧的一对盖619，其中盖619在支撑柱801平移时从基座802的相对侧延伸及缩回。图1到4C说明具有附接到支撑柱801的延伸/缩回盖619的基座。

图7A到7E说明根据实施例的多轴成像系统100的机架40。图7A是机架40的分解图，其说明机架的外壳42、转子41及轴承组合件700。外壳42可包括高强度结构材料，例如铝。外壳42可具有外周壁406，外周壁406可围绕机架40的周边延伸，以围封机架40的旋转组件(例如，x射线源、检测器等)，其可附接到转子41。外壳42还可包含侧壁412，侧壁412可从外周壁406延伸到机架40的孔116，并且可围绕旋转部分的一侧围封旋转组件。侧壁412可形成机架40的第一外面702，并且可至少部分地界定机架的孔116的大小。唇部701可围绕机架壳42的内周边从外周壁406延伸。唇部701可提供轴承组合件700的安装表面，如下文进一步描述。唇部701可从机架40的第二外面704偏移足够距离，以将轴承组合件700的至少一部分容纳在机架壳42的外周壁406内部。

机架40的外壳42在通过图7A中的外周壁406的局部剖视图中展示。如图7A中所展示，与在机架40的远端或非支撑端708处相比，外周壁406可在机架40的近端706处具有更大横截面厚度，机架40在近端706处附接到支撑柱801。机架40的近端706可包含大体上圆形凸缘部分710，其可附接到旋转轴承525的外面527，如图5A到5D中所展示。

可提供通过外周壁406的一或多个开口712，如图7A中所展示。开口712可为机架40内的组件提供气流冷却。在一个实施例中，第一组一或多个开口712a可位于机架40的近端706处，且第二组一或多个开口712b可位于机架40的远端处。一或多个风扇(未说明)可位于第二组开口712b附近，并且可操作以通过第一组开口、在机架40内的组件内上方吸入环境空气，并通过开口712b排出环境空气。替代地或另外，一或多个风扇可位于第一组开口712a附近，并且可将空气吹过机架40并通过开口712b吹出。在进一步实施例中，气流的方向可颠倒，使得空气通过开口712b被吸入机架40并通过开口712(a)离开机架40。

根据一个实施例的轴承组合件700在图7A及7C中说明。图7A是展示附接到转子41的轴承组合件700的分解图。图7C说明在展示附接到转子41及机架壳42的轴承组合件700的局部剖视图中的组装机架40。如图7C中所展示，轴承组合件700包含附接到机架40的外壳42的唇部701的第一座圈703，及附接到转子41的第二座圈705。轴承元件提供在第一座圈703与第二座圈705之间，并且经配置以允许第二座圈705(连同其所附接的转子41)在第一座圈703内同心地旋转，优选地具有最小摩擦，借此使得转子41能够关于机架40的外壳42旋转。在图7A及7C的实施例中，第二座圈705可为单独的组件，其牢固地固定在转子41的外圆周周围(例如，使用机械紧固件)。替代地，第二座圈705可形成为转子41的整体部分。

在各种实施例中，轴承组合件700的第一座圈703可使用有限悬架系统安装到机架40的外壳42。悬架系统可经配置以在机架40的近端706与远端708之间容纳悬臂式机架40的有限量的弯曲/偏转，同时确保轴承组合件703在平面内旋转。本发明人已经发现，仅在机架40的一端处以悬臂方式将成像机架40附接到支撑结构801可能由于重力引起的机架40的弯矩而导致机架40的少量偏转或弯曲。当机架40与垂直支撑柱801不一致旋转时，例如用于执行如图2A到2C中所展示的垂直扫描或沿图3A到3C中所展示的倾斜轴扫描，机架40偏转的方向可包含垂直于在机架40内旋转的成像组件(例如，x射线源及检测器)的扫描平面的组件。机架的此向下曲弯或弯曲及旋转组件在其上旋转的轴承可在这些组件在机架40的近端706及远端708之间旋转时对这些组件引入足够大的“摆动”效果，以对扫描的图像质量产生负面影响。

各种实施例包含在机架壳42与轴承组合件700之间的有限悬架系统，以在机架偏转的方向上提供这些组件之间的少量顺应性，使得轴承组合件700可在机架壳42受到重力引起的偏转时继续在平面中旋转。在图7A到7E的实施例中，这可通过在有限数目的附接点处将轴承组合件700附接到机架壳42并且允许轴承组合件700的靠近机架40的远端708的部分关于机架壳42在有限范围上有效地“浮动”来实现。在图7A到7E的实施例中，机架壳42的唇部701在围绕机架40的周边的四个位置中附接到轴承组合件700的第一座圈703。应理解，所揭示实施例仅是示范性的并且各种实施例在机架壳42与轴承组合件700之间可包含多于或少于四个附接点。

在图7A到7E的实施例中，机架壳42的唇部701可在两个位置707a、707b中紧固到轴承组合件700的第一座圈703，两个位置707a、707b更靠近机架40的近端706而不是机架40的远端708。在图7C中可看到两个位置707a、707b。两个位置707a、707b可位于机架40的相对侧，并且可与机架40的近端706等距。唇部701可使用机械紧固件(例如螺钉709)在位置707a、707b处刚性地紧固到第一座圈703，所述紧固件可行进通过唇部701中的开口714并进入第一座圈703中的开口716(例如，螺纹开口)。一对垫圈711a、711b可分别位于唇部701的底表面与第一座圈703的顶表面之间及唇部分701的顶表面与螺钉/螺栓709的头部之间。螺钉709可抵靠唇部701的顶表面(经由垫圈711b)紧固，以在位置707a、707b处将唇部701刚性且牢固地附接到第一座圈703，如在图7D的横截面中所展示。垫圈711a可在唇部701的底表面与第一座圈703的顶表面之间提供小间隙，如图7D中所展示。

轴承组合件700可在两个额外位置713a、713b处从机架壳42悬挂，两个额外位置713a、713b更靠近机架40的远端708而不是机架40的近端706。图7A到7C及7E说明在位置713a处将机架壳42的唇部701附接到轴承组合件700的第一座圈703。唇部701可以与图7A到7C及7E中所展示相同或类似方式在位置713b处附接到第一座圈703。位置713b可位于机架40的与位置713a相对的一侧。位置713a及713b可与机架40的远端708等距。在实施例中，附接位置707a及713a可沿圆形机架40的割线720延伸。割线720可平行于从机架40的近端706延伸到远端708的机架的中线。附接位置707b及713a可沿机架40的第二割线延伸，其中第二割线也可平行于在机架40的近端706与远端708之间延伸的中线。第一及第二割线可与中线等距。

图7B是用于在位置713a处将唇部701附接到第一座圈703的组件的分解图。图7E是展示在位置713a处附接到第一座圈703的唇部701的横截面图。如图7B及7E中所展示，唇部701及第一座圈703可使用机械紧固件(例如螺钉715)附接，所述机械紧固件可与用于在位置707a、707b处将唇部701紧固到第一座圈703的螺钉709类似或等同。螺钉709可行进通过机架壳42的唇部701中的相对大直径开口717。具有狭槽721的金属(例如，钢)板719可使用机械紧固件(例如，螺钉或螺栓)附接到唇部701的底表面。唇部701的底表面可包含环绕开口717的凹部723以容纳板719。狭槽721可沿悬臂式机架40的重力引起的偏转的方向定向。举例来说，狭槽721可沿横切附接位置707a及713a的机架40的割线720延伸。

衬套723(其可为青铜衬套)可位于板719的狭槽721内。衬套723可经定尺寸略小于沿狭槽721的长度的狭槽721，使得在机架偏转方向上在衬套723与板719之间存在一定程度的顺应性。此在图7E的横截面图中进行说明。沿狭槽721的宽度在衬套723与板709之间存在较少顺应性。因此，当机架40向上旋转到图3A到3C的配置(例如，用于执行水平扫描)时，衬套723可紧紧地保持在狭槽721的侧壁之间。第一垫圈725(其可为青铜垫圈)可位于板719的底表面与第一座圈703的顶表面之间，并且可环绕通过衬套723的中央开口724。第二垫圈727(其也可为青铜垫圈)可位于板719的顶表面上并且可环绕通过衬套723的中央开口724。贝氏(Belleville)弹簧垫圈729可位于第二垫圈727之上并且可环绕通过衬套723的中央开口724。第三垫圈731(其可为钢垫圈)可位于贝氏弹簧垫圈729之上。

螺钉715可插入通过第三(例如，钢)垫圈731、贝氏弹簧垫圈729、第二(例如，青铜)垫圈727、衬套723的中央开口724及第一(例如，青铜)垫圈725并且进入第一座圈703中的开口730(例如，螺纹开口)。螺钉715可抵靠在板719的顶表面上而紧固(经由垫圈731、729及727)以在位置713a处将板719附接到第一座圈703，如图7E中所展示。板719可夹在第一垫圈725与第二垫圈727之间。弹簧垫圈729可预加载以维持整个堆叠处于压缩状态。板719可通过由第一垫圈725界定的间隙733与第一座圈703的顶表面分离。第二间隙735可将唇部701的底表面与第一座圈703的顶表面分离，如图7E中所展示。

图7B及7E中所展示的附接配置可提供在机架壳42与轴承组合件700的第一座圈703之间的牢固连接，同时允许机架壳42在轴承组合件上方弯曲或偏转，而不会将机架壳42中的任何弯曲或曲率转移到轴承组合件700。这可通过在有限数目的附接位置将轴承组合件700从机架壳42悬挂来实现，所述附接位置充分间隔以在转子41在机架40内旋转时充分地支撑轴承组合件700及转子41。这与现有附接技术形成对比，在现有附接技术中，轴承组合件700围绕机架40的周边以规则间隔(例如，每15到30°左右)刚性地固定到机架壳42上。另外，在最远附接点713a、713b处提供在唇部701与第一座圈703之间的间隙735可足以防止唇部701在机架40的远端708处在第一座圈703上施加弯曲力。因此，即使当机架壳42由于重力而弯曲时，轴承组合件700也可在整个机架40上方保持平坦。

这在图8中示意性地说明，图8是安装到支撑柱801的悬臂式机架40的侧视图。应理解，图8不一定按比例绘制并且希望提供机架40的弯曲量的放大视图。举例来说，针对x射线CT系统，机架的固定(近)端及自由(远)端之间的机架偏转量可为1到2mm或更小。如图8中所展示，通过如上文描述在多个间隔开位置处将用于转子的轴承组合件700从机架壳42悬挂，轴承组合件700不受机架壳42的曲率的影响。因此，轴承组合件700及转子可在平面880中旋转，如由虚线所说明。轴承组合件700及转子的旋转平面880可从水平面倾斜，如图8中所展示。可在用于处理由成像系统获得的图像数据的软件中校正此倾斜。

可替代地或另外，可通过关于支撑柱801以一定角度安装机架40来补偿转子旋转平面的倾斜角度。举例来说，机架40附接到的托架807可具有成角度前表面，其补偿转子的倾斜角度，使得扫描平面是水平的。

图9说明用于x射线CT成像系统的转子41，x射线CT成像系统具有安装到其的多个组件。系统可为如上文描述的多轴系统100。转子41可在机架40内旋转，并且可在机架40内安装在轴承组合件700上，如上文参考图7A到7E所描述。特定来说，可使用例如螺栓或螺钉的合适紧固件将转子41安装到图7C中所展示的轴承组合件700的第二座圈705。

图9中所展示的转子41包含x射线源43、高电压产生器44、热交换器430、x射线检测器45、电源63(例如，电池系统)、计算机46、转子驱动机构47，及对接系统35(例如，用于在系统的旋转及非旋转部分之间提供间歇电力/数据连接)。应理解，所描述及说明的组件仅仅是实例性的，并且其它实施例可省略这些组件中的一或多者，并且可利用其它额外组件。举例来说，在实施例中，用于旋转部分101的电力可由滑环或缆线系统提供，使得可不需要旋转部分101上的电源63。在一些实施例中，电力及/或数据可经由缆线、滑环或无线地在旋转部分与非旋转部分之间连续传送，在这种情况下，可不包含电源63、计算机46及/或对接系统35。此外，转子的旋转可由非旋转部分上的驱动系统提供，在这种情况下，可不包含转子41上的转子驱动机构47。此外，应理解，其它类型的成像系统(例如MRI系统)可使用其它合适组件用于成像，如所属领域中已知。

在实施例中，x射线源43及检测器45可经配置以执行螺旋x射线CT扫描。检测器45可包括以半圆弧布置的多个x射线敏感检测器元件，其中弧中心与x射线源的焦点重合。在一些实施例中，x射线检测器可为平坦面板检测器，并且系统可经配置以对机架的孔内的物体执行实时x射线荧光透视及/或锥形束成像。

在图9的实施例中，在成像扫描期间，转子41在机架的内部内旋转，而例如x射线源43及x射线检测器45的成像组件获得定位在机架的孔116内的物体的成像数据，如例如在常规X射线CT扫描仪中已知。转子驱动机构47可驱动转子41围绕机架40的内部旋转。在实施例中，转子驱动机构47可包含与带903接合的驱动轮901。带903可在圆形轨道905上围绕机架40延伸，圆形轨道905可固定到机架壳42的侧壁412上(参见图7A)。转子驱动机构47可由控制转子41关于机架40的旋转及精确角位置的系统控制器控制，优选地使用位置反馈数据，例如来自编码器装置。

图10A到10K说明根据各种实施例的操作成像系统100以执行患者105的成像扫描的方法。如上文描述，患者105可位于患者支撑件813(例如，患者台)上。控制系统1001(例如，处理器及存储器)可可操作地耦合到患者支撑件813，如图10A中示意性地说明。控制系统1001可部分地或完全地位于患者支撑件813内(例如，在连杆构件821内)及/或位于一或多个单独组件内，例如工作站、成像系统100或移动推车。控制系统1001可从患者支撑件813接收位置反馈数据(例如，旋转编码器数据)，并且可将控制信号发送到患者支撑件813的电动机以致使电动机将患者支撑件813移动入所需配置。患者支撑件813的配置可为预设配置(例如，存储在控制系统1001的存储器中)及/或可由用户使用合适用户输入装置(例如，按钮、操纵杆、悬吊控制器、计算机键盘及/或鼠标、触摸屏显示器等)可控制地调整的配置。

多轴成像系统100还可包含控制系统810(例如，处理器及存储器)。控制系统810可耦合到并控制第一驱动机构501、第二驱动机构503及第三驱动机构601的操作，以致使机架40关于支撑柱801及基座的相对平移及旋转，如上文描述。控制系统801还可接收指示机架40、支撑柱801及基座802的相对位置及定向的位置反馈信号，例如从一或多个编码器接收。控制系统810还可控制机架40内的成像组件的操作，并且可例如发出命令信号以执行成像扫描。

控制系统810可位于多轴成像系统100内，例如位于支撑柱801内及/或位于一或多个单独组件内，例如工作站或移动推车。在一些实施例中，用于多轴成像系统100的控制系统810可与患者支撑件813的控制系统1001共同定位。举例来说，控制系统810及1001可被实施为在同一计算装置上运行的单独过程(例如，软件应用程序)。

用于多轴成像系统100的控制系统810可经由通信链路1003耦合到用于患者支撑件813的控制系统1001。通信链路1003可使得患者支撑件813的控制系统1001能够将关于患者支撑件813的配置的数据传输到多轴成像系统100的控制系统810。在实施例中，通信链路1003可为双向链路，并且多轴成像系统100的控制系统810可向患者支撑件813的控制系统1001发送指示多轴成像系统100的配置的数据。

在各种实施例中，针对多轴成像系统100及患者支撑件813的控制系统810、1001可通过通信链路1003通信，使得这些组件中的每一者可始终知道其它组件相对于其的位置。这可提供重要安全特征以防止成像系统100与患者支撑件813或支撑在其上的患者碰撞。在实施例中，多轴成像系统100及患者支撑件813可“电子地啮合”，使得这些组件中的一者的移动可引起其它组件的预定反向移动。在一个实施例中，患者支撑件813的控制系统1001可为“主”控制器，并且成像系统100的控制系统810可为“从”控制器。换句话说，患者支撑件813的移动可致使成像系统100的控制系统810控制系统100以进行对应反向移动。

图10A到10K说明患者支撑件813及多轴成像系统100的各种运动。在图10A中，患者支撑件813可处于用于装载或卸载患者的位置。成像系统100可处于待机或“原位”位置，其中支撑柱801及机架40平移远离患者支撑件813。机架40可与支撑柱801一致地旋转。成像系统100的待机或“原位”位置可抑制成像系统100与患者或患者支撑件813之间的碰撞。在各种实施例中的患者支撑件813可降低到如图10A中所展示的位置，使得患者支撑件813的第二部分817(其可支撑处于躺卧位置中的患者)处于用于装载及卸载患者的舒适高度。举例来说，第二部分817可处于距离地板不超过约50cm的高度，例如30到40cm之间。这可允许患者容易地爬上或下降到患者支撑件813上，这对于患者及医务人员来说都是方便及安全的。

然后，患者支撑件813可从图10A的降低位置升高到适合用于成像扫描的高度(例如，使得患者支撑件813可定位在机架40的孔内)。图10B说明患者支撑件813被升高使得其与机架40的孔对准。在此配置中，成像系统100准备好对处于躺卧位置中的患者执行水平扫描。可将患者支撑件813升高或降低到合适高度以用于执行扫描。图10C说明患者支撑件813升高到最大高度以用于执行处于水平躺卧位置支撑的患者的扫描。成像系统100的控制系统810可将控制信号发送到第一驱动机构501，以致使机架40在支撑柱801上与患者支撑件813的移动协调地垂直平移，使得机架40的孔保持与患者支撑件813的第二部分817对准。在一些实施例中，成像系统100的控制系统810还可将控制信号发送到第三驱动机构601，以致使支撑柱801及机架40沿基座802平移以在患者支撑件813升高及/或降低时维持机架40与患者支撑件813的第二部分817的尖端之间的预定间隔。在一些实施例中，机架40可移动以维持机架40的外面与患者支撑件813的第二部分817的尖端分离。替代地，机架40可移动以维持第二部分817的尖端至少部分在机架40的孔内部。

当患者支撑件813移动到所需配置时，患者支撑件813的控制系统1001可向成像系统100的控制系统810发送指示系统准备好执行扫描的信号。成像系统100的控制系统可将控制信号发送到第三驱动机构601，以致使支撑柱801及机架40沿基座802并在患者支撑件813上方平移，以在水平方向上执行扫描，如图10D中所展示。在一些实施例中，可禁止患者支撑件813移动直到扫描完成。

为沿倾斜轴执行扫描，例如图4A到4C中所展示，患者支撑件813可向上枢转，如图10E及10F中所展示。响应于患者支撑件813的移动，成像系统100的控制系统810可控制第一、第二及第三驱动机构501、503、601以执行机架40的协调运动，如图10E及10F中所展示。特定来说，第二驱动机构503可使机架40相对于支撑柱801旋转，以维持机架40的孔轴与患者支撑件813的倾斜角度对准。第一及第三驱动机构501及601可在垂直方向及水平方向两者上平移机架40以维持机架40的孔与患者支撑件813的尖端对准。机架40可跟随患者支撑件813的位置维持与患者支撑件813的尖端的预定间隔距离。在一些实施例中，机架40可移动以维持机架40的外面与患者支撑件813的第二部分817的尖端分离。替代地，机架40可移动以将第二部分817的尖端至少部分地维持在机架40的孔内部。

当患者支撑件813移动到所需倾斜角度时，患者支撑件813的控制系统1001可向成像系统100的控制系统810发送指示系统准备好执行扫描的信号。成像系统100的控制系统可将控制信号发送到第一及第三驱动机构501及601，以执行机架40的协调垂直及水平平移，并沿倾斜轴执行扫描，如图10G中所展示。在一些实施例中，可禁止患者支撑件813移动直到扫描完成。

为在垂直方向上执行扫描，例如图2A到2C中所展示，患者支撑件813可向上枢转，如图10H及10I中所展示。响应于患者支撑件813的移动，成像系统100的控制系统810可控制第一、第二及第三驱动机构501、503、601以执行机架40的协调运动，如图10H及10I中所展示。特定来说，第二驱动机构503可使机架40相对于支撑柱801旋转，以维持机架40的孔轴与患者支撑件813的倾斜角度对准。第一及第三驱动机构501及601可在垂直方向及水平方向两者上平移机架40以维持机架40的孔与患者支撑件813的尖端对准。机架40可跟随患者支撑件813的运动维持与患者支撑件813的尖端的预定间隔距离。在一些实施例中，机架40可移动以维持机架40的外面与患者支撑件813的第二部分817的尖端分离。替代地，机架40可移动以将第二部分817的尖端至少部分地维持在机架40的孔内部。

当患者支撑件813移动到垂直定向时，如图10I中所展示，患者支撑件813的控制系统1001可向成像系统100的控制系统810发送指示系统准备好执行垂直扫描的信号。成像系统100的控制系统可将控制信号发送到第一驱动机构501，以沿患者支撑件801的长度向下平移机架40，以执行患者的垂直扫描，如图10J中所展示。在一些实施例中，可禁止患者支撑件813移动直到扫描完成。

在一些实施例中，患者支撑件813可移动到任何任意角度，并且可使患者能够被支撑在特伦德伦伯格(Trendelenburg)及/或反向特伦德伦堡位置。图10K展示患者支撑件813从水平位置向下倾斜以支撑处于特伦德伦堡配置中的患者。机架40可在与患者支撑件813相对的方向上在支撑柱801上倾斜，如图10K中所展示。这可使患者能够通过各种不同解剖学平面成像，包含例如通过患者解剖结构的至少一部分的大体上冠状面(例如，在冠状面的～30°内)。举例来说，这对于鼻窦及/或耳朵的ENT CT扫描可能是有用的。并且，在近距离放射治疗中，患者支撑件813及机架40可倾斜到一种配置，以便能够扫描前列腺区而无需扫描通过患者的股骨。

进一步实施例包含可用于兽医学的多轴成像系统100。多轴成像系统100可用于对处于负重站立位置的动物(包含大型动物(例如牲畜)及/或马科动物)执行成像扫描。系统100的实例展示于图11A到11C中。此实施例中的系统100位于移动拖车1101上。然而，应理解，系统100可为位于兽医医院/诊所或另一位置(例如农场、牧场或动物园)的固定系统。系统100包含以悬臂方式附接到支撑柱801的成像机架40，如上文描述。机架40可关于支撑柱801旋转，并且还可在垂直方向上沿支撑柱801的长度平移。虽然在图11A到11C中不可见，但系统100还可包含支撑支撑柱801及机架40的基座802，并且支撑柱802及机架40可在水平方向上关于基座802平移。系统100可进一步包含支撑台1103。动物1105(例如图11A到11C中所展示的马)可定位在支撑台1103的顶表面1109上。一或多个斜坡部分1107可使动物1105能够容易地爬上顶表面1109及从顶表面1109爬下。可在支撑台1103中提供腔1111以用于容置机架40，如图11A中所展示。腔1111可具有与机架40的形状对应的形状。当机架40下降到腔1111中时，机架40的外侧壁可与顶表面1109齐平。

可从腔1111升高机架40以对站立在支撑台1103上的动物1105的腿执行垂直扫描，如图11B中所展示。即使支撑台1103的顶表面1109与机架40的升高协调，致动器系统也可任选地将腔1111的底表面1113升高。这可防止动物1105意外地步入腔1111中。在扫描之后，机架40可降低回到腔1111中，并且动物1105可从支撑台1103爬下。

图11C说明多轴成像系统100执行对站立动物1105的颈部的扫描。将机架40从腔1111中升高并定位成使得动物1105的颈部位于机架的孔内。用于成像系统100的控制系统可控制系统执行机架40沿支撑柱801的协调垂直平移以及机架40及支撑柱801沿基座802的水平平移以沿动物1105的颈部扫描。

可使用实施例多轴成像系统100对处于负重位置的人或动物患者执行的诊断成像应用的各种实例包含但不限于：

-对足部的骨头进行成像。使用标准射线照片难以评估扁平足畸形中足部骨骼的三维关系。CT扫描证明这些关系，但通常是在非负重模式下进行的。使用负重CT或其它成像设备可用于对患有严重柔性平底足畸形的患者的足部进行成像，并且可更好地定义发生的解剖学改变。

-对肢体(例如腿)的成像。举例来说，可在髋、膝及踝上执行负重(CT)双侧长腿髋到踝检查及患肢的非负重横断面成像(CT)，并且可用于确定用于诊断及/或手术计划的测角及对准准确度的变化。

-对脊柱的成像。通过扫描处于“现实生活”站立位置的患者，负重扫描(例如，CT扫描)可用于改进退行性脊柱疾病的准确诊断。通过在站立位置中扫描，椎间盘及小关节受压缩小，这可实现退行性脊柱疾病的更特定及精确诊断。

-对关节(例如，膝)的成像。膝的负重扫描(例如，CT扫描)可实现髌骨到股骨运动学的更特定及精确诊断，并且还可用于外科手术计划。

-血管造影。负重血管造影(例如，CT血管造影)可实现更准确的诊断，并且可用于例如检查肺中的肺动脉以排除肺栓塞，这是一种严重但可治疗的病症。负重血管造影还可用于可视化高血压患者及怀疑患有肾脏疾病的肾动脉(供应肾脏的动脉)中的血流。肾动脉的窄化(狭窄)是一些患者的高血压(高血压)的原因并且可被校正。一种观察图像的特殊计算机化方法使得肾脏CT血管造影成为非常准确的检查。这也在前瞻性肾脏供体中进行。负重血管造影也可用于识别主动脉或其它主要血管中的动脉瘤。动脉瘤是虚弱血管壁的病变区域，像轮胎中的凸起一样凸出。动脉瘤会危及生命，因为其会破裂。负重血管造影也可用于识别主动脉或其主要分支中的解剖。解剖意味着动脉壁的层彼此剥离-就像洋葱的层一样。解剖可能导致疼痛并且可能危及生命。负重血管造影也可用于识别大脑内可能危及生命的小动脉瘤或动静脉畸形。负重血管造影也可用于检测已使腿部动脉窄化的动脉粥样硬化疾病。

图12是可用于执行及实施上文描述的各种实施例的计算装置1300的系统框图。举例来说，计算装置1300可执行用于多轴成像系统100的控制系统810及/或用于患者支撑件813的控制系统1001的功能。虽然计算装置1300被说明为膝上型计算机，但是提供计算机装置1300的功能能力的计算装置可被实施为工作站计算机、嵌入式计算机、桌上型计算机、服务器计算机或手持式计算机(例如，平板计算机、智能电话等)。典型的计算装置1300可包含耦合到电子显示器1304的处理器1301、扬声器1306及存储器1302，存储器1302可为易失性存储器以及非易失性存储器(例如，磁盘驱动器)。当实施为膝上型计算机或桌上型计算机时，计算装置1300还可包含耦合到处理器1301的软盘驱动器、光盘(CD)或DVD盘驱动器。计算装置1300可包含天线1310、多媒体接收器1312，收发器1318及/或耦合到处理器1301的通信电路，用于发送及接收电磁辐射，连接到无线数据链路，以及接收数据。另外，计算装置1300可包含耦合到处理器1301的网络访问端口1324，以用于与网络(例如，耦合到服务提供商网络的LAN等)建立数据连接。膝上型计算机或桌上型计算机1300通常还包含用于接收用户输入的键盘1314及鼠标垫1316。

提供前述方法描述仅作为说明性实例，并且不希望要求或暗示必须以所呈现的顺序执行各种实施例的步骤。如所属领域的技术人员将了解，可以任何顺序执行前述实施例中的步骤的顺序。例如“之后”、“然后”、“接下来”等词语不一定希望限制步骤的顺序；这些词语可用于引导读者通过方法的描述。此外，对单数形式的主张元件的任何参考(例如，使用冠词“一”、或“所述”)不应被解释为将元件限制为单数。

结合本文中所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路及算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为清楚地说明硬件及软件的此可互换性，上文已经在其功能性方面对各种说明性组件、块、模块，电路及步骤进行总体描述。将此功能性实施为硬件还是软件取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所描述的功能性，但是此实现决策不应被解释为导致脱离本发明的范围。

用于实施结合本文揭示的方面描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块及电路的硬件可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或经设计以执行本文描述的功能的其任何组合来实施或执行。通用处理器可为微处理器，但是在替代方案中，处理器可为任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如DSP及微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP内核的一或多个微处理器，或任何其它此配置。替代地，一些步骤或方法可由特定于给定功能的电路执行。

在一或多个示范性方面中，所描述的功能可以硬件、软件、固件或其任何组合来实施。如果以软件实现，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储在非暂时性计算机可读媒体上。本文揭示的方法或算法的步骤可体现在所执行的处理器可执行软件模块中，其可驻留在非暂时性计算机可读媒体上。非暂时性计算机可读媒体包含便于将计算机程序从一个地方传送到另一个地方的计算机存储媒体。存储媒体可为可由计算机访问的任何可用媒体。作为实例而非限制，此非暂时性计算机可读存储媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储装置，或者任何其它媒体，其用于以指令或数据结构的形式携载或存储所需程序代码，并且可由计算机访问。本文使用的磁盘及光盘包含光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字通用光盘(DVD)、软盘及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘通过激光光学地再现数据。上述的组合也应包含在非暂时性计算机可读存储媒体的范围内。另外，方法或算法的操作可作为一个或任何组合或一组代码及/或指令驻留在机器可读媒体及/或计算机可读媒体上，其可并入计算机程序产品中。

提供所揭示方面的前述描述以使所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。对于所属领域的技术人员来说，对这些方面的各种修改是显而易见的，并且在不脱离本发明的范围的情况下，本文定义的一般原理可应用于其它方面。因此，本发明不希望被限于本文所展示的方面，而是与符合本文揭示的原理及新颖特征的最宽范围相一致。

Claims (24)

1.一种多轴成像系统，其包括：

成像机架；

支撑柱，其以悬臂方式在所述成像机架的一侧上支撑所述成像机架；

基座，其支撑所述成像机架及所述支撑柱；

第一驱动机构，其相对于所述支撑柱在垂直方向上平移所述成像机架；

第二驱动机构，其使所述成像机架关于所述支撑柱旋转；及

第三驱动机构，其使所述支撑柱及所述成像机架相对于所述基座在水平方向上平移，

其中所述基座包括两个柔性盖，所述柔性盖附接到所述支撑柱的相对侧，并且卷绕在位于在所述基座的相对端处的壳体中的线轴上，并且所述线轴是弹簧加载的以在所述支撑柱在所述基座上平移时维持所述柔性盖上的张力。

2.根据权利要求1所述的多轴成像系统，其中所述第二驱动机构经配置以在第一定向与第二定向之间旋转所述成像机架，在所述第一定向中，延伸通过所述成像机架的孔的成像轴在垂直方向上延伸，在所述第二定向中，延伸通过所述成像机架的所述孔的成像轴在水平方向上延伸。

3.根据权利要求1所述的多轴成像系统，其中所述第一驱动机构包括不可反向驱动的驱动系统。

4.根据权利要求3所述的多轴成像系统，其中所述第一驱动机构包括导螺杆。

5.根据权利要求1所述的多轴成像系统，其中所述支撑柱包括在所述支撑柱的表面上方彼此平行延伸的多个轨道，并且所述成像机架安装到具有轴承元件的托架，所述轴承元件与所述轨道接合以相对于所述支撑柱在垂直方向上移位所述成像机架。

6.根据权利要求5所述的多轴成像系统，其中所述第一驱动机构包括啮合到螺纹轴中的电动机，所述螺纹轴沿所述支撑柱的长度延伸，并且所述托架具有固定到其的螺母，所述螺母与所述螺纹轴接合，使得所述螺纹轴的旋转驱动所述托架及所述成像机架相对于所述支撑柱在垂直方向上的平移。

7.根据权利要求6所述的多轴成像系统，其中所述第二驱动机构安装到所述托架。

8.根据权利要求7所述的多轴成像系统，其中所述第二驱动机构包括机械地耦合到旋转轴承的第一座圈的电动机，使得所述电动机驱动所述第一座圈相对于所述旋转轴承的第二座圈的旋转，并且所述第一座圈附接到所述成像机架，且所述第二座圈附接到所述托架。

9.根据权利要求8所述的多轴成像系统，其中所述电动机驱动驱动轮，所述驱动轮与驱动带接合，所述驱动带在所述第一座圈的表面上方延伸并且驱动所述第一座圈相对于所述第二座圈的旋转。

10.根据权利要求9所述的多轴成像系统，其中所述驱动带的相对端部附接到所述第一座圈。

11.根据权利要求1所述的多轴成像系统，其中所述基座包括沿所述基座的长度延伸的至少一个轨道，并且所述支撑柱安装到平台，所述平台具有与所述至少一个轨道接合的至少一个轴承元件以关于所述基座在水平方向上移位所述支撑柱及所述成像机架。

12.根据权利要求11所述的多轴成像系统，其中所述第三驱动机构包括沿所述基座的所述长度平行于所述至少一个轨道延伸的驱动带及安装到所述平台的电动机，所述电动机驱动与所述驱动带接合的驱动轮以驱动所述支撑柱及所述成像机架的所述移位。

13.根据权利要求12所述的多轴成像系统，其中所述两个柔性盖基于所述支撑柱相对于所述基座的所述平移而从壳体延伸并缩回到所述壳体中。

14.根据权利要求2所述的多轴成像系统，其中所述成像机架包括：

壳，其形成所述成像机架的圆周壁及至少一个侧壁；

转子，其具有安装到所述壳上的一或多个成像组件，所述转子在至少部分由所述壳界定的壳体内旋转；及

轴承组合件，其包含第一座圈、第二座圈及在所述第一座圈与所述第二座圈之间的轴承元件，其使得所述第一座圈及所述第二座圈能够相对于彼此同心地旋转，所述第一座圈附接到所述壳并且所述第二座圈附接到所述转子。

15.根据权利要求14所述的多轴成像系统，其中所述轴承组合件附接到所述成像机架的所述壳，以适应在附接到所述支撑柱的所述成像机架的第一端和与所述第一端相对的所述成像机架的第二端之间的所述壳的有限量的弯曲或偏转，同时维持所述轴承组合件的所述第一及第二座圈在平面内的相对旋转。

16.根据权利要求15所述的多轴成像系统，其中所述第一座圈在多个附接位置中附接到所述壳，使得当所述成像机架旋转到所述第一定向时所述轴承组合件从所述壳悬挂。

17.根据权利要求16所述的多轴成像系统，其中所述第一座圈在所述轴承组合件的与所述成像机架的所述第一端相对的远端处未附接到所述壳。

18.根据权利要求16所述的多轴成像系统，其中所述第一座圈在沿所述成像机架的第一割线的第一对附接位置处附接到所述壳，所述第一割线平行于在所述成像机架的所述第一端与所述第二端之间延伸的所述成像机架的中线，并且所述第一座圈在沿所述成像机架的第二割线的第二对附接位置处附接到所述壳，所述第二割线平行于所述成像机架的所述中线，并且所述第一割线及所述第二割线与所述成像机架的所述中线等距。

19.根据权利要求18所述的多轴成像系统，其中位于所述成像机架的所述第二端附近的所述附接位置包含：位于所述壳的底表面与所述第一座圈的顶表面之间的板，所述板在所述壳与所述轴承组合件之间提供间隙；以及延伸通过所述壳及所述板中的开口并进入所述轴承组合件的所述第一座圈的紧固件。

20.根据权利要求19所述的多轴成像系统，其中所述板附接到所述壳的底表面并且包含具有沿成像机架偏转方向延伸的长度的槽，以及位于所述槽内并具有小于所述槽的长度尺寸的长度尺寸的衬套，以及所述紧固件通过其插入的开口。

21.一种操作根据权利要求1-20中任一项所述的多轴成像系统的方法，所述方法包括：

提供所述多轴成像系统，所述多轴成像系统还包括控制系统和可移动患者支撑件；

从可移动患者支撑件的控制系统接收指示所述患者支撑件的配置的数据；以及响应于从所述可移动患者支撑件的所述控制系统接收的所述数据将控制信号发送到所述多轴成像系统的一或多个驱动机构以致使所述成像机架平移及/或旋转而使所述成像机架维持与所述患者支撑件间隔开且使所述成像机架的孔维持与所述患者支撑件对准。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述成像机架能通过在第一方向上及在第二方向上平移并且通过关于在第三方向上延伸的轴旋转而移动，其中所述第一、第二及第三方向相互正交。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述患者支撑件的所述配置包括所述患者支撑件的位置及所述患者支撑件的倾斜角度。

24.根据权利要求22所述的方法，其中所述成像机架与所述患者支撑件间隔开足够的距离，以防止所述成像机架的表面在所述患者支撑件正移动时与所述患者支撑件或支撑在其上的患者碰撞。