用于成像裝置的帶有傾斜臂支承件的定位系統的制作方法

專利名稱：用于成像裝置的帶有傾斜臂支承件的定位系統的制作方法
技術領域：
本發明大體涉及定位系統，且更具體地涉及容許成像裝置運動和 傾斜的定位系統。
背景技術：
成像裝置，諸如診斷成像裝置，通常安裝在容許將該成像裝置定 位在不同的位置和定向上的支承件上。這些支承件可容許進行高度調
節以及傾斜或旋轉調節。例如，在X射線診斷醫學成像系統中，諸如 在壁裝式X光照片成像系統中，用于該系統的成像部分的支承機構通
常容許該成像部分放置在不同的成像位置上。成像部分可定為在例如 豎直位置或向上位置上以執行例如站立的胸腔檢查，以及定位在水平
位置上以執行例如桌面檢查(例如平躺在擔架上的患者的X射線)或者 坐著的患者檢查(例如輪椅中的患者的腿的X射線)。
在這些傳統的定位系統中，樞軸點沿著接收成像部分的接收器的 后表面定位在某位置處，使得當定位系統的支承件伸展時接收器升 高。此后，在該較高的高度上使成像部分從豎直位置樞轉到水平位置 可使得執行座著的患者檢查更加困難和痛苦(因為必須將患者的腿抬 得更高)。另夕卜，該系統可能不容許自墻壁向外延伸足夠遠來執行桌面 檢查。結果，使用了具有不同支承件和架子(例如壁架)的不同定位系
統，諸如用于站立^f全查的通用系統以及用于桌面^r查的長臂系統。此 外，在這些已知系統中，由于在成像部分位置變化期間重心運動，所 以通常需要大的配重或重塊。還重要的是，當在水平位置上使成像構 件定位成靠近地板時，這些定位系統最大限度地降低了當成像構件處 在豎直位置上時在房間中需要的空間。

發明內容
在本發明的 一個實施例中提供了 一種定位系統，其包括成像元件 和使該成像元件聯接到其上的傾斜臂支承件。傾斜臂支承件包括當傾 斜臂支承件運動時使成像元件傾斜的鏈接件。
在本發明的另 一個實施例中提供了 一種用于支承成像元件的傾 斜臂支承件，其包括第一鏈輪和第二鏈輪。傾斜臂支承件進一步包括 聯接第 一鏈輪和第二鏈輪以便在第 一鏈輪和第二鏈輪旋轉時使成像 元件傾斜的鏈接件。當成像元件隨著第 一鏈輪和第二鏈輪旋轉而在豎 直位置和水平位置之間旋轉時，成像元件的重心保持大致豎直地恒 定。
在本發明的又一 實施例中提供了 一種用于定位成像元件的方法。
該方法包括將第 一鏈輪聯接到第二鏈輪上以及將傾斜臂支承件構造 成以便在第 一鏈輪和第二鏈輪旋轉而使傾斜臂支承件運動時使成像 元件樞轉。


圖1是帶有根據本發明的各個實施例而形成的傾斜臂支承件的定 位系統的側面正^見圖。
圖2是圖1的定位系統的俯視圖。
圖3是顯示了傾斜臂支承件附連在成像元件上的圖]定位系統的 透視圖。
圖4是顯示了傾斜臂支承件附連在成像元件上的圖1定位系統的 ;故大透一見圖。
圖5是圖1的定位系統的透視圖，其中移除了蓋以顯示本發明的 各個實施例的鏈輪和鏈接件。
圖6是顯示了處在兩個不同位置上的傾斜臂支承件的圖1定位系 統的側面正一見圖。圖7是示意了定位成用于站立患者檢查的傾斜臂支承件的圖1定 位系統的側面正^L圖。
圖8是示意了定位成用于平躺患者檢查的傾斜臂支承件的圖1定
位系統的側面正-見圖。
圖9是示意了定位成用于輪椅患者檢查的傾斜臂支承件的圖1定
位系統的側面正一見圖。
部件列表 定位系統 20 傾斜臂支承件 22 通道 23 豎直支承件 24 安裝部件 26 端部 28 端部 29 成像元件 30 支架 32 鏈輪 34 鏈輪 36 樞軸點 38 樞軸點 40 編碼器 42 通信線 43 鏈條 44 中間鏈4侖 46 軸 47 軸 48 馬達 50軸 52 離合器 54 馬達 55 軸 56 張緊器 58 臂 60 導引部件 62 連接點 64 輸入控制器 66 螺;旋扣 68 塊 70 鎖定部件 72 十四個齒 74 中心 80 患者 8具體實施例方式
如本文中所用的，以單數記載的且前面帶有詞語"一"的元件或
步驟應理解為不排除所述元件或者步驟的復數，除非明確iJi明了這種 排除。本文中所用的"患者"和"個體，，可不僅包括人類而且還包括動物。 此外，對本發明的"一個實施例"的引用并不意圖解釋為排除了存在同 樣結合了所記載的特征的另外的實施例。另外，除非明確作出相反的 說明，"包括"或"具有"或"包含"具有特定屬性的元件或多個元件的實 施例可包括不具有該屬性的另外的這些元件。
各個實施例提供了包括具有齒輪傳動的鏈接件的傾斜臂支承件 的定位系統，所述鏈接件具有單個自由度。傾斜臂支承件產生虛擬的 樞軸點，使得傾斜臂支承件端部處的成像元件在傾斜臂支承件伸展的 同時傾斜。各個實施例的至少一種技術效果是在改變臂的位置時傾斜臂支承件的重心不會豎直地改變，使得當使臂端部處的成像元件在豎 直和水平位置之間運動時消除了臂上的重力凈效果且僅存在摩擦力。 各個實施例還容許成像元件在相對于臂的初始高度伸展時保持低的位置。
應注意的是，雖然本文所述的各個實施例是結合支承和定位診斷 成像元件而描述的，但是各個實施例不限于診斷成像應用或者成像應 用。例如，各個實施例可結合非破壞性成像系統而實施或者通常用于 對臂端部處的負載進行支承，其中負載隨著其遠離或者朝向支承件運 動而在豎直與水平位置之間旋轉，或反之亦然。
特別地，如圖1 (其是根據本發明的各個實施例形成的定位系統
20的側面正視圖)所示，定位系統20包括安裝在豎直支承件24上的 傾斜臂支承件22。豎直支承件可以是壁架或類似結構。例如，在一個 實施例中，豎直支承件24是用于與模擬X射線系統(例如GE Hea他care Silhouette VR模擬X射線系統)或數字X光照片系統(例如 GE Healthcare Definium 5000數字X光照片系統)一起使用的X射線壁 架。
利用安裝部件26將傾斜臂支承件22安裝在豎直支承件24上， 安裝部件26與豎直支承件24如已知的那樣滑動地接合，使得傾斜臂 支承件22可沿著豎直支承件24豎直地向上或向下平移(如箭頭所示)。 安裝部件26還容許沿著豎直支承件24(例如沿著豎直支承件24的通 道23(示于圖2中))在任意水平位置處鎖定傾斜臂支承件22。
傾斜臂支承件22在與端部30(傾斜臂支承件22在此處安裝到豎 直支承件24上)相對的端部28處包括安裝在其上的成像元件30，例 如X射線檢測器。成像元件30可以是任何形狀的(示意為大體矩形) 且在前表面上包括已知的圖像接收器或數字薄膜。成像元件30可以 是任何類型的成像器件或裝置。成像元件30利用支架32或類似的安 裝裝置聯接在傾斜臂支承件22的端部28上，如圖3和4中更清楚地 顯示的。傾斜臂支承件22大體限定了包括第一鏈輪34和笫二鏈輪36(如在圖5中更清楚地顯示的)的延伸的臂結構，第一鏈輪34和第二 鏈輪36分別限定了第一固定樞軸點38(由箭頭F示意)和第二運動樞 軸點40(由箭頭M示意)。第一鏈輪34鄰近豎直支承件24而定位在傾 斜臂支承件22的端部30處，且第二鏈輪36鄰近成像元件30而定位 在傾斜臂支承件22的端部28處。
編碼器42安裝在傾斜臂支承件22上以作為反饋來提供位置信 息，以便控制傾斜臂支承件22的運動。反饋信息可通過通信線43來 傳送，通信線43顯示為裝在保護套(諸如護套)內。如圖2和5中更清 楚地顯示的， 一個或者多個鏈條44(顯示了雙輥子鏈條)限定了經由中 間鏈輪46(示于圖5中)來聯接第一鏈輪34和第二鏈輪36的鏈接件。 第一鏈輪34安裝在軸46上且第二鏈輪36安裝在軸48上，以容許其 之間進行相對運動。應注意的是，鏈接件可以是任何類型的鏈接的連 接件且各個實施例不限于鏈條鏈接件。例如，作為鏈條的替代或者除 了鏈條之外，可提供諸如輥子鏈條、帶、條或者任何其它機械鏈接件。
如圖5(其中去除了傾斜臂支承件22的蓋)中更清楚地顯示的，馬 達50包括自其延伸的軸52,軸52利用安裝在軸56上的離合器54驅 動中間鏈輪46，中間鏈輪46聯接在該軸56上并在其上旋轉。馬達 50的軸56通過使用例如可按照任何已知的方式來實施的齒輪皮帶和 滑輪布置(未示出)聯接到離合器54上。
張緊器58聯接在軸48上，以便調節第二鏈輪36相對于成像元 件30的樞轉張力。成像元件30通過支架32的由導引部件62保持就 位的臂60而聯接在第二鏈輪36上。成像元件30通過使用例如在連 接點64處延伸通過支架32的部分的螺栓而在一個或多個連接點64 處連接到支架32上。臂60略微成角度或彎曲，以相對于傾斜臂支承 件22提供成像元件30的固定定向，并且這還容許成像元件30略微 旋轉越過或者豎直或者水平，如以下更詳細地描述的。成像元件30 可包括輸入控制器66，以用于如所已知的那樣來控制成像元件30的 操作。特別地參看圖5， 一個或多個鏈條44形成單個運動結構。特別地， 在一個或多個鏈條44的各端處， 一個或多個鏈條44的各端利用聯4妄 在塊70(僅顯示了 一個)上的螺旋扣68而連接在一個或多個鏈條44的 相對的端部上。此外，可利用鎖定部件72來鎖定一個或多個鏈條44 的位置，該鎖定部件72連接到第一鏈輪34上并且可以鎖定第一鏈輪 34以防止其運動。
在各個實施例中， 一個或多個鏈條44接合第一鏈輪34和第二鏈 輪36,使得一個或多個鏈條44通過由馬達50驅動的中間鏈輪46進 行的運動致使第一鏈輪34和第二鏈輪36沿相同的方向旋轉，例如， 兩者都沿順時針或者逆時針方向旋轉。因此，第一鏈輪34和第二鏈 輪36沿相同的方向樞轉，從而致使成像元件30隨著傾斜臂支承件22 向外伸展(遠離豎直支承件24)而向上樞轉，以使成像元件30從大體豎 直位置旋轉到大體水平位置，并且致使成像元件30隨著傾斜臂支承 件22向內縮回(朝向豎直支承件24)而向下樞轉，以使成像元件30從 大體水平位置旋轉到大體豎直位置。在該實施例中， 一個或多個鏈條 44在第一鏈輪34和第二鏈輪36上延伸并且繞著第一鏈輪34和第二 鏈輪36而延伸，并且在中間鏈輪46下方延伸。
第一鏈輪34和第二鏈輪36的直徑比確定了相對于傾斜臂支承件 22的運動(向外或向內)量的成像元件30樞轉量。在至少一個實施例 中，第 一鏈輪34的直徑與第二鏈輪36的直徑之比大于2:1且小于3:1 ， 使得隨著傾斜臂支承件22向內或者向外運動，成像元件30的相對旋 轉略大于兩倍的量。使第一鏈輪34和第二鏈輪36的直徑比大于2:1 容許成像元件30旋轉越過豎直位置和水平位置兩者。例如，在第一 鏈輪34和第二鏈輪36的直徑比為大約2.4:1(其中第一鏈輪34具有三 十五個齒74且第二鏈輪36具有十四個齒74)、且豎直位置為零度的 情況下，隨著傾斜臂支承件22從完全縮回位置伸展到完全伸展位置， 成像元件30從約負15度旋轉到約105度。因而，隨著傾斜臂支承件 22向下旋轉， 一個或多個鏈條44沿著相反的方向被拉動，以使第二鏈輪36旋轉總共約150度，以實現樞轉操作的范圍。
然而，應注意的是，第一鏈輪34和第二鏈輪36(以及中間鏈輪46) 的大小或直徑和各個鏈輪上的齒74的數量可變化，以分別對于成像 元件30和傾斜臂支承件22來適應不同的合乎需要的或者要求的旋轉 及伸展長度。
在運行中，且如圖6所示，其中示意了傾斜臂支承件22的兩個 不同位置，當傾斜臂支承件22從縮回位置伸展到伸展位置時，傾斜 臂支承件22致使成像元件30從大體豎直位置(或較不豎直，未示出) 樞轉到大體水平位置(或比水平更高，未示出)。由箭頭示意了傾斜臂 支承件22的向外運動(例如水平地運動)。因此，傾斜臂支承件22伸 展期間第二鏈輪36旋轉所繞的軸48沿著與旋轉傾斜臂支承件22的 方向相反的方向旋轉，從而致使成像元件30沿著與傾斜臂支承件22 的方向相反的方向旋轉。因而在各個實施例中，隨著傾斜臂支承件22 向外伸展及向下旋轉(即第一鏈輪34的順時針旋轉)，成像元件30向 上旋轉。因此，成像元件30在與傾斜臂支承件22的方向相反的方向 上樞轉。兩個樞軸點38和40之間的相對運動通過第一鏈輪34和第 二鏈4侖36與一個或多個鏈條44的相對運動來確定。
傾斜臂支承件22的運動由馬達50驅動，馬達50使中間鏈輪46(可 將其稱為驅動鏈輪)旋轉，從而致使一個或多個鏈條44運動。在各個 實施例中，馬達55驅動離合器54，離合器54驅動使中間鏈輪46旋 轉的軸56。中間鏈輪46的旋轉致使一個或多個鏈條44運動，,人而也 引起了第一鏈輪34和第二鏈輪36之間的相對運動。中間鏈輪46的 運動還受到編碼器42的感測，編碼器42提供反饋以確定傾斜臂支承 件22的運動量。應注意的是，可提供一個或多個編碼器42，例如， 一個用來提供位置信息，且一個用來提供反饋信息。
由馬達50驅動的中間鏈輪46的運動可由任何類型的控制器件來 控制。例如，可使用外部控制器(未示出)來控制馬達50的運行(開關 或速度)。該控制器可提供對馬達50的自動控制，例如，以便自動地使成像元件30在對坐著的患者的站立掃描位置(豎直位置)或桌面檢查 位置(水平位置)其中之一之間、或者在它們之間的位置之間運動。由
馬達50驅動的傾斜臂支承件22的運動還可通過對控制器的用戶輸入 來控制，例如，以便漸進地使馬達50步進，從而漸進地移動傾斜臂 支承件22。可選地，可以手動地使傾斜臂支承件22運動。例如，可 使用離合器釋放器(未示出)來釋放離合器54,且然后使用者可以用他 的或者她的手來手動地移動傾斜臂支承件22。可選地，可提供氣彈簧 (未示出)以有助于傾斜臂支承件22的手動運動。
應注意的是，在傾斜臂支承件22從大體豎直位置運動到大體水 平位置期間，及反之亦然，成像元件30的大約處于成像元件30的中 心80處的重心不會豎直地向上或向下運動。在運動和樞轉操作期間， 成像元件30的重心保持在大致恒定的水平平面中。
因此，如圖7， 8和9所示，對于各個實施例的傾斜臂支承件22, 可在成像元件30由傾斜臂支承件22支承在豎直支承件24上的相同 的高度(H)處時，在站立位置(胸腔X射線)、平躺位置(在擔架上)以及 座著的位置(在輪椅中，使腿伸展)其中之一上對患者82進行成像。在 所有三個示例性位置中，傾斜臂支承件22容許利用成像元件30進行 成像。特別地，在縮回的豎直成像位置上，可執行站立檢查。在伸展 的水平成像位置上，使成像元件30伸展及水平地樞轉。以容許成像 元件30定位在例如擔架下方，以執行諸如患者的腿的平躺檢查或座 姿檢查，而不必將患者的腿抬高到不舒適的高度，例如高于水平。
帶有傾斜臂支承件22的定位系統20提供了容許有不同定向上的 不同檢查位置的覆蓋范圍。使用帶有兩個樞軸點的齒輪傳動鏈接件， 傾斜臂支承件22在傾斜臂支承件22運動(諸如，朝向豎直支承件24 縮回或者遠離豎直支承件24伸展)的同時提供了成像元件30的旋轉。 在不同位置(例如豎直或水平)上的不同類型的檢查使用單個豎直支承 件24，例如，可提供單個壁架。傾斜臂支承件22的構造使用兩個不 同的樞軸點提供了同時的傾斜和伸展操作，其容許進行通用成像以及專用成像兩者，例如，平躺的單架或者輪椅抬高的腿的檢查。傾斜臂
支承件22還可沿著豎直支承件24向上或向下調節。
將理解的是，以上描述意圖是示意性的而非限制性的。例如，可 彼此組合地使用上述實施例(和/或其各方面)。另外，可進行許多修改 以使特定的情形或材料適應本發明的教導而不脫離其范圍。例如，除 非明確地說明或者隱含地需要(例如， 一個步驟要求前一步驟的結果或 產品可用)，在方法中所記載的步驟的排序不必以特定的順序來執行。 雖然本文中所描述的尺寸和材料的類型意圖限定本發明的參數，但它 們決非限制性的且是示例性的實施例。在研究和理解以上描述之后， 對本領域技術人員而言，許多其它實例將顯而易見。因此，本發明的 范圍將參照所附的權利要求以及這些權利要求對其享有權利的等效 物的全部范圍來確定。在所附的權利要求中，用語"包括"和"其中" 用作相應的用語"包含"和"在其中"的通俗等效物。另外，在所附 的權利要求中，用語"第一"、"第二"和"第三"等僅作為標號來 使用，并且不意圖在這些對象施加數字上的要求。此外，所附的權利 要求的限制沒有以"裝置加功能"的形式來書寫且不意圖基于(美國專
利法)35U.S.C.g112，第六段來解釋，除非且直至這樣的權利要求限制 明確地使用了其后跟隨有沒有其它結構的功能陳述的短語"用于...的 裝置"。
本書面說明使用實例來公開本發明，包括最佳才莫式，并且還使得 本領域技術人員能夠實踐本發明，包括制造和使用任何裝置或系統以 及執行任何結合的方法。本發明的可獲得專利的范圍由權利要求來限 定，并且可包括本領域技術人員想到的其它實例。如果這些其它實例 具有與權利要求的字面語言沒有區別的結構元件，或者如果它們包括 與權利要求的字面語言具有非實質性差異的等效結構元件，則這些其 它實例意圖屬于權利要求的范圍。
權利要求
1.一種定位系統(20)，包括成像元件(30)；和使所述成像元件聯接到其上的傾斜臂支承件(22)，所述傾斜臂支承件包括當所述傾斜臂支承件運動時使所述成像元件傾斜的鏈接件(44)。
2. 根據權利要求1所述的定位系統(20),其特征在于，所迷傾斜 臂支承件(22)包括兩個不同的樞軸點(38， 40)。
3. 根據權利要求2所述的定位系統(20),其特征在于，所述兩個 不同的樞軸點包括固定樞軸點(28)和運動的樞軸點(40)。
4. 根據權利要求2所述的定位系統(20)，其特征在于，所述傾斜 臂支承件(22)包括限定了所述兩個不同的樞軸點的第 一鏈輪(34)和第 二鏈輪(36)。
5. 根據權利要求4所述的定位系統(20)，其特征在于，所述第一 鏈輪(34)的直徑與所述第二鏈輪(36)的直徑的比至少為2比1。
6. 根據權利要求1所述的定位系統(20),其特征在于，在所述傾 斜臂支承件進行伸展或縮回其中之一時，所述傾斜臂支承件(22)同時 使所述成像元件(30)傾斜。
7. 根據權利要求1所述的定位系統(20),其特征在于，所迷傾斜 臂支承件(22)構造成以便在所述傾斜臂支承件的縮回位置上將所述成 像元件(30)定位在豎直位置上，且在所述傾斜臂支承件的伸展位置上 將所述成像元件(30)定位在水平位置上。
8. 根據權利要求1所述的定位系統(20)，其特征在于，所迷定位 系統(20)進一步包括使所述成像元件(30)在與所述傾斜臂支承件(22) 的運動相反的方向上傾斜的第 一鏈輪和第二鏈輪(34， 36)。
9. 根據權利要求1所述的定位系統(20)，其特征在于，所述定位 系統(20)進一步包括離合器(54)，所述離合器(54)在接合狀態下利用馬達來提供所述傾斜臂支承件(22)的運動，且在釋^L狀態下由使用者提 供所述傾斜臂支承件的手動運動。
10.根據權利要求l所述的定位系統(20)，其特征在于，所述定位 系統(20)進一步包括豎直支承件(24)，并且，其中，所述傾斜臂支承件 (22)構造成以便在所述傾斜臂支承件在同 一位置處固定到所述豎直支 承件上的情況下提供站立患者檢查、平躺患者檢查以及座姿患者檢 查。
全文摘要
本發明涉及用于成像裝置的帶有傾斜臂支承件的定位系統。提供了一種用于成像裝置的定位系統(20)。該定位系統包括成像元件(30)和使成像元件聯接到其上的傾斜臂支承件(22)。該傾斜臂支承件包括在傾斜臂支承件運動時使成像元件傾斜的鏈接件(44)。
文檔編號A61B19/00GK101623212SQ20091015140
公開日2010年1月13日 申請日期2009年7月8日 優先權日2008年7月8日
發明者J·布姆加登, M·A·哈爾斯默 申請人:通用電氣公司