CN209153723U - 一种水平静态计算机断层扫描仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水平静态计算机断层扫描仪，包括扫描架、支撑架、旋转平台和控制平台，扫描架设置在支撑架上，并沿着支撑架进行竖直升降运动；旋转平台设置在扫描架正下方。本水平静态计算机断层扫描仪通过将扫描架水平安装，并通过控制扫描架和旋转平台的运动状态，可以使本水平静态计算机断层扫描仪完成多种扫描功能。本水平静态计算机断层扫描仪不仅避免了现有计算机断层扫描仪的扫描架和扫描床的悬臂结构，还解决了静态计算机断层扫描仪进行图像精细重建时扫描架需要偏转的问题，从而使本水平静态计算机断层扫描仪的结构简单、稳定性好。

Description

一种水平静态计算机断层扫描仪

技术领域

本实用新型涉及一种水平静态计算机断层扫描仪(以下简称静态CT扫描仪)，属于医疗器械技术领域。

背景技术

CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)扫描仪是一种在医疗领域被广泛使用的医学诊断设备,目前在各级医院都有配置，其主要应用于人体多种疾病和部位的检查。

如图1所示，目前常用的CT扫描仪，其扫描架竖直放置在地面上，有效扫描平面和地面垂直，也就是说病人平躺于扫描床上，水平送入CT扫描仪的扫描区域进行扫描检查。该CT扫描仪的扫描架和扫描床都是悬臂结构，并且前者的悬臂结构会削弱设备稳定性，需要额外的提高动平衡等级或设备刚度才能更好地保证图像质量；后者的悬臂结构会造成扫描时病人在扫描平面范围内的下垂，并且随着扫描时病人随扫描床的前后运动，下垂量不同，会使图像重建时在扫描床运动方向上产生一定的误差。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种水平静态计算机断层扫描仪。

为了实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种水平静态计算机断层扫描仪，包括扫描架、支撑架、旋转平台和控制平台，所述扫描架设置在所述支撑架上，并沿着所述支撑架进行竖直升降运动；所述旋转平台设置在所述扫描架正下方；所述控制平台用于控制所述扫描架与所述旋转平台的运动状态，以切换相应的扫描功能。

其中较优地，所述扫描架包括扫描架架体、射线源和探测器，所述扫描架架体以平行于地面的方式设置在所述支撑架上，所述射线源嵌套在所述扫描架架体上，所述探测器设置在所述射线源的外侧。

其中较优地，所述探测器与所述射线源同轴线，以组成双环水平布置结构。

其中较优地，所述射线源由圆周分布的一组射线源组成。

其中较优地，所述探测器由圆周分布的一组弧形探测器组成。

其中较优地，所述扫描架的零点位置高于病人的高度。

其中较优地，所述支撑架上设置有导向结构和驱动结构，所述导向结构和所述驱动结构分别与所述扫描架连接。

其中较优地，所述旋转平台包括基座和旋转机构，所述基座通过旋转轴与所述旋转机构连接。

其中较优地，所述旋转轴与所述基座的中间位置连接，并且所述旋转轴分别与所述射线源和所述探测器的轴线重合。

其中较优地，所述旋转平台上还可以设置用于辅助病人姿态保持的辅具。

本实用新型所提供的静态CT扫描仪将扫描架水平安装，并在其正下方设置旋转平台，通过控制扫描架和旋转平台的运动状态，可以使本静态CT扫描仪完成多种扫描功能。本静态CT扫描仪不仅避免了目前CT扫描仪的扫描架和扫描床的悬臂结构，还解决了静态CT扫描仪进行图像精细重建时扫描架需要偏转的问题，从而使本静态CT扫描仪的结构简单、稳定性好。

附图说明

图1为现有CT扫描仪的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的静态CT扫描仪的结构示意图；

图3为本实用新型所提供的静态CT实现扫定位片功能的示意图；

图4为本实用新型所提供的静态CT实现轴扫功能的示意图1；

图5为本实用新型所提供的静态CT实现螺旋扫功能的示意图1；

图6为本实用新型所提供的静态CT实现轴扫功能的示意图2；

图7为本实用新型所提供的静态CT实现螺旋扫功能的示意图2。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术内容做进一步的详细说明。

静态CT扫描仪是CT扫描仪发展的一个新的方向，它通过在圆周布置足够多的射线源来等效螺旋CT扫描仪的旋转，从而实现设备不旋转而完成对人体的扫描。一般情况下，静态CT扫描仪很难在圆周方向上布置足够多的射线源，如果想要图像质量较好，在对被测物体断层扫描图像进行精细重建时，一般需要保证圆周方向上有足够多角度的投影。按照目前的CT扫描仪的扫描方式，就需要静态CT扫描仪能够在圆周方向进行一定角度的偏转。而考虑到一些CT扫描仪要满足人体全身扫描，则在精细重建时，静态CT扫描仪需要偏转的角度比较大。

为此，如图2所示，本实用新型提供了一种水平静态CT扫描仪。该静态CT扫描仪包括扫描架3、支撑架4、旋转平台5、电源6和控制平台7。其中，扫描架3以平行于地面的方式设置在支撑架4上，并能沿着支撑架4进行竖直升降运动。旋转平台5设置在扫描架3正下方；电源6分别与扫描架3、支撑架4、旋转平台5及控制平台7连接，控制平台7分别与扫描架3、支撑架4及旋转平台5连接。通过所述控制平台77控制7扫描架3与旋转平台5的运动状态(静止、匀速运动等)，以切换本静态CT扫描仪相应的扫描功能。

其中，扫描架3包括扫描架架体301、射线源302和探测器303；扫描架架体301以平行于地面的方式设置在支撑架4上，射线源302嵌套在扫描架架体301上，形成本静态CT扫描仪的扫描区；探测器303设置在射线源302的外侧，并与射线源302同轴线，从而使得探测器303与射线源302组成双环水平布置结构。

射线源302主要由圆周分布的一组射线源组成。射线源优选采用真空X射线管。该射线源用于发出X射线束，并对病人某部位一定厚度的层面进行扫描，由探测器303接收透过该层面的X射线束并转化为可见光，然后通过一系列的处理转化为数字信号传输至控制平台7进行图像处理，从而形成病人某部位的断层图像。其中，射线源配套有温控单元与高压单元，温控单元用于实时监测射线源的温度；高压单元用于驱动射线源发射X射线束。此处把温控单元与高压单元归为射线源的一部分，不再做额外解释说明。

探测器303主要由圆周分布的一组弧形探测器组成。其中，探测器配套有读出电路、A/D转换电路、传输电路和温控单元等，通过读出电路与A/D转换电路将经探测器转化的可见光进行处理后，并转化为数字信号经过传输电路传输至控制平台7进行图像处理。温控单元用于实时监测探测器的温度。此处将读出电路、A/D转换电路、传输电路和温控单元等归为探测器的一部分，不再做额外解释说明。

在进行CT扫描时，病人站在旋转平台5上，通过控制平台7控制扫描架3在支撑架4上做竖直升降运动，从而完成对病人身体某部位的扫描。通常，本静态CT扫描仪升降范围的较高点处是扫描架3的零点，扫描架3的零点位置高于病人的高度。当病人等待扫描时或扫描完成后，扫描架3会位于或回到零点处，方便病人上下旋转平台5。

支撑架4用于固定在地面上；支撑架4具有用于设置扫描架3及供扫描架3进行竖直升降运动的空间。在支撑架4上设置有导向结构401和驱动结构402，导向结构401和驱动结构402分别与扫描架3连接。通过驱动结构402可以驱动扫描架3沿着导向结构401移动，从而使得扫描架3可以在支撑架4上进行竖直升降运动。

具体地说，导向结构401可以包括导轨与滑块，导轨固定在支撑架4的内侧，而滑块的一端与导轨连接，滑块的另一端与扫描架架体301连接。因此，扫描架架体301的两侧分别与一个滑块连接，通过滑块带动扫描架架体301沿着导轨发生移动，从而使得扫描架3沿着导轨进行竖直升降运动。

导向结构401还可以包括导向柱与直线轴承，导向柱固定在支撑架4的内侧，而直线轴承的一端与导轨连接，直线轴承的另一端与扫描架架体301连接。因此，扫描架架体301的两侧分别与一个直线轴承连接，通过直线轴承带动扫描架架体301沿着导轨发生移动，从而使得扫描架3沿着导轨进行竖直升降运动。需要说明的是，导向结构401的结构不限于此，可由工程师根据实际应用经验和需求进行选择。

驱动结构402可以包括第一电机、第一减速机和滚珠丝杠，第一电机与第一减速机连接，第一减速机与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠与扫描架架体301连接。第一电机还与控制平台7连接，通过控制平台7控制第一电机驱动滚珠丝杠带动扫描架架体301在支撑架4上进行竖直升降运动。其中，根据第一电机的实际扭矩要求，选择是否添加第一减速机。当第一电机扭矩较小时，可以不使用第一减速机，将第一电机直接与滚珠丝杠连接，用于驱动滚珠丝杠带动扫描架3做竖直升降运动。

驱动结构402还可以包括第一电机、第一减速机和第一皮带传动机构，第一电机与第一减速机连接，第一减速机与第一皮带传动机构连接，第一皮带传动机构与扫描架架体301连接。同样，通过控制平台7控制第一电机驱动第一皮带传动机构带动扫描架架体301在支撑架4上进行竖直升降运动。并且，根据第一电机的实际扭矩要求，选择是否添加第一减速机。当第一电机扭矩较小时，可以不使用第一减速机，将第一电机直接与第一皮带传动机构连接，用于驱动第一皮带传动机构带动扫描架3做竖直升降运动。

另外，可以采用减速皮带代替第一减速机。通过减速皮带的大皮带轮和小皮带轮匹配相应的皮带实现第一电机以低转速大扭矩运行。同样，驱动结构402的结构也不限于此，可由工程师根据实际应用经验和需求进行选择。

旋转平台5用于带着病人相对扫描架3做旋转运动。该旋转平台5包括基座501和旋转机构502，基座501通过旋转轴与旋转机构502连接。其中，旋转轴与基座501的中间位置连接，并且旋转轴与射线源302和探测器303组成的双环水平布置结构的轴线重合。基座501位于扫描架3的正下方，并用于支撑病人；旋转机构502用于驱动基座501带着病人相对扫描架3做旋转运动。并且，基座501上可以根据需要临时放置椅子、支架等辅助病人姿态保持的辅具，辅具的具体结构、方式、材料、种类根据具体需要设计选择，不再做额外说明。

具体地说，旋转机构502可以包括第二电机、第二减速机和齿轮传动机构，第二电机与第二减速机连接，第二减速机与齿轮传动机构连接，齿轮传动机构通过旋转轴与基座501连接。该第二电机也与控制平台7连接，通过控制平台7控制第二电机驱动齿轮传动机构带动基座501发生旋转运动。同样，根据第二电机的实际扭矩要求，选择是否添加第二减速机。当第二电机扭矩较小时，可以不使用第二减速机，将第二电机直接与齿轮传动机构连接。例如，可以采用直驱第二电机直接与齿轮传动机构连接，用于驱动齿轮传动机构带动基座501做旋转运动。

旋转机构502还可以包括第二电机、第二减速机和第二皮带传动机构，第二电机与第二减速机连接，第二减速机与第二皮带传动机构连接，第二皮带传动机构通过旋转轴与基座501连接。同样，通过控制平台7控制第二电机驱动第二皮带传动机构带动基座501做旋转运动。同样，根据第二电机的实际扭矩要求，选择是否添加第二减速机。当第二电机扭矩较小时，可以不使用第二减速机，将第二电机直接与第二皮带传动机构连接，用于驱动第二皮带传动机构带动基座501做旋转运动。并且，旋转机构502的结构也不限于此，可由工程师根据实际需求和应用经验进行选择。

电源6用于为本静态CT扫描仪供电，其原理和结构形式和传统CT扫描仪类似，此处不再做额外说明。

控制平台7分别用于控制旋转平台5的旋转运动，扫描架3的竖直升降运动，射线源的曝光，弧形探测器的采集控制，以及实现图像的校正、重建、显示等功能。其原理和作用与传统CT扫描仪的医生操作台一致，此处也不再做额外说明。例如，控制平台7包括以FPGA芯片为核心的主控制器，该主控制器与计算机连接。通过计算机和主控制器配合可以实现控制平台7的各功能。

上面对本静态CT扫描仪的结构进行了详细说明，下面结合图3～图7，介绍本静态CT扫描仪的扫描方法。

图3示出了本静态CT扫描仪的一种扫描方法。具体地说，病人站在旋转平台上，通过控制平台7控制扫描架在相对人体某一高度范围内，以较高的运动速度匀速做竖直升降运动，控制位于扫描架某一射线源曝光扫描，从而实现了目前通用CT扫描仪的扫定位片的功能。

图4示出了本静态CT扫描仪的一种快速扫描方法。具体地说，病人站在旋转平台上，通过控制平台7将扫描架降到相对人体某一位置高度时，控制扫描架上各射线源依次曝光扫描，从而实现了目前通用CT扫描仪的轴扫功能。

图5示出了本静态CT扫描仪的另一种快速扫描方法。具体地说，病人站在旋转平台上，通过控制平台7控制扫描架在相对人体某一高度范围内匀速做竖直升降运动，并控制扫描架上各射线源依次曝光扫描，从而实现了目前通用CT扫描仪的螺旋扫功能。

图6示出了本静态CT扫描仪的一种精细扫描方法。具体地说，并人站在旋转平台上，通过控制平台7控制扫描架降到相对人体某一位置高度时，控制旋转平台开始旋转，当旋转平台达到某一匀速状态时，扫描架上各射线源依次曝光扫描，从而实现了目前通用CT扫描仪的轴扫功能。该扫描方法与图4示出的快速扫描方法相比较，能在圆周方向上获得更多投影，重建出更精细的图像。并且，本静态CT扫描仪还解决了图像精细重建时扫描架需要偏转的问题

图7示出了本静态CT扫描仪的另一种精细扫描方法。具体地说，病人站在旋转平台上，通过控制平台7控制旋转平台旋转直到达到某一匀速状态时，控制扫描架下降并在达到相对人体某一位置高度之前进入匀速状态，实现扫描架在相对人体某一高度范围内匀速做竖直升降运动，并控制扫描架上各射线源依次曝光扫描，从而实现了目前通用CT扫描仪的螺旋扫功能。该扫描方法与图5示出的快速扫描方法相比较，同样能在圆周方向上获得更多投影，重建出更精细的图像。并且，本静态CT扫描仪还解决了图像精细重建时扫描架需要偏转的问题。

综上所述，本实用新型所提供的静态CT扫描仪通过将扫描架水平安装，并在其正下方设置旋转平台，通过控制扫描架和旋转平台的运动状态(包括静止、匀速运动等)，可以使本静态CT扫描仪完成多种扫描功能。并且，本静态CT扫描仪不仅避免了目前CT扫描仪的扫描架和扫描床的悬臂结构，还解决了静态CT扫描仪进行图像精细重建时扫描架需要偏转的问题，从而使本静态CT扫描仪的结构简单、稳定性好。

以上对本实用新型所提供的水平静态计算机断层扫描仪进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本实用新型实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本实用新型专利权的保护范围。

Claims (10)

1.一种水平静态计算机断层扫描仪，其特征在于包括扫描架、支撑架、旋转平台和控制平台，所述扫描架设置在所述支撑架上，并沿着所述支撑架进行竖直升降运动；所述旋转平台设置在所述扫描架正下方；所述控制平台用于控制所述扫描架与所述旋转平台的运动状态，以切换相应的扫描功能。

2.如权利要求1所述的水平静态计算机断层扫描仪，其特征在于：

所述扫描架包括扫描架架体、射线源和探测器，所述扫描架架体以平行于地面的方式设置在所述支撑架上，所述射线源嵌套在所述扫描架架体上，所述探测器设置在所述射线源的外侧。

3.如权利要求2所述的水平静态计算机断层扫描仪，其特征在于：

所述探测器与所述射线源同轴线，以组成双环水平布置结构。

4.如权利要求3所述的水平静态计算机断层扫描仪，其特征在于：

所述射线源由圆周分布的一组射线源组成。

5.如权利要求4所述的水平静态计算机断层扫描仪，其特征在于：

所述探测器由圆周分布的一组弧形探测器组成。

6.如权利要求2所述的水平静态计算机断层扫描仪，其特征在于：

所述扫描架的零点位置高于病人的高度。

7.如权利要求1所述的水平静态计算机断层扫描仪，其特征在于：

所述支撑架上设置有导向结构和驱动结构，所述导向结构和所述驱动结构分别与所述扫描架连接。

8.如权利要求2所述的水平静态计算机断层扫描仪，其特征在于：

所述旋转平台包括基座和旋转机构，所述基座通过旋转轴与所诉旋转机构连接。

9.如权利要求8所述的水平静态计算机断层扫描仪，其特征在于：

所述旋转轴与所述基座的中间位置连接，并且所述旋转轴分别与所述射线源和所述探测器的轴线重合。

10.如权利要求1所述的水平静态计算机断层扫描仪，其特征在于：

所述旋转平台上设置有用于辅助病人姿态保持的辅具。