解剖成像系統的制作方法
【專利說明】解剖成像系統
[0001]本申請要求于2014年8月13日在美國專利商標局提交的美國臨時專利申請第62/036，774號和第62/036，787號的優先權權益。上述兩項專利申請的內容通過引用全部包含于此。
技術領域
[0002]本發明總體涉及一種成像系統，更具體地講，涉及一種解剖成像系統。
【背景技術】
[0003]在許多情況下，會期望使不透明對象的內部成像。例如但不限于，在醫學領域中，會希望使病人的身體的內部成像，以允許觀察內部結構而無需在身體上穿透皮膚。
[0004]計算機斷層掃描(CT)已成為醫學領域中的重要的成像方式。CT成像系統通常操作為將X射線從多個位置照射到身體中、探測穿過身體的X射線，然后對探測到的X射線進行處理，以創建病人的解剖結構的三維(3D)數據組和3D計算機模型。然后可使3D數據組和3D計算機模型可視化，以提供病人的解剖結構的圖像(例如，切片圖像、3D計算機圖像等)Ο
[0005]例如但不限于，現在參照圖1和圖2，示出了示例性CT成像系統5。CT成像系統5總體上包括由基座15支撐的圓環體10。在圓環體10中形成有中部開口 20。中部開口 20接收將要進行掃描的病人解剖結構。
[0006]接下來參照圖3，圓環體10通常包括固定架22、旋轉盤23、X射線管組件25和X射線探測器組件30。更具體地講，固定架22圍繞中部開口 20同心地設置。旋轉盤23可旋轉地安裝到固定架22。X射線管組件25和X射線探測器組件30按照沿直徑方向相反的關系安裝到旋轉盤23，以使X射線束40 (由X射線管組件25產生并由X射線探測器組件30探測)穿過設置在中部開口 20中的病人解剖結構。由于X射線管組件25和X射線探測器組件30安裝在旋轉盤23上，因此X射線管組件25和X射線探測器組件30圍繞中部開口20同心地旋轉，X射線束40將沿著全范圍的徑向位置穿過病人的解剖結構，以使CT成像系統5能夠建立由X射線束穿透的解剖結構的“切片”圖像。此外，通過在掃描期間使病人和CT成像系統5相對于彼此移動，可獲得一系列的切片圖像，然后進行適當的處理，以建立所掃描的解剖結構的3D數據組和所掃描的解剖結構的3D計算機模型。實際上，常見的是配置X射線探測器組件30，以隨著旋轉盤23的每次旋轉可獲得多個切片的圖像(例如，8切片、16切片、32切片等)，由此加快掃描數據的采集。
[0007]實際上，現在常見的是實現病人的解剖結構的螺旋掃描，從而產生所掃描的解剖結構的3D數據組，然后可對3D數據組進行處理，以創建所掃描的解剖結構的3D計算機模型。然后可使3D數據組和3D計算機模型可視化，以提供病人的解剖結構的圖像(例如，切片圖像、3D計算機圖像等)。
[0008]用于控制旋轉盤23、X射線管組件25和X射線探測器組件30的操作以及用于對所獲得的掃描數據進行處理以產生所期望的切片圖像、3D數據組和3D計算機模型的各種電子硬件和軟件可以是本領域中眾所周知的并可設置在圓環體10和/或基座15中。
[0009]在許多情況下，CT成像系統5被設計為固定式的，其中，CT成像系統5的基座15設置在房間的地板上的固定位置，并且設置了特定的電動的掃描臺，用于在掃描期間使病人相對于CT成像系統5運動。更具體地講，使用固定式CT成像系統5時，將病人帶到CT成像系統5的位置，然后使病人置于電動的掃描臺上，然后利用電動的掃描臺來使病人相對于CT成像系統5移動(即，使病人進入到CT成像系統5的中部開口 20中)，從而可通過CT成像系統5對病人的一部分長度或全部長度進行掃描。
[0010]在其他情況下，CT成像系統5被設計為移動式的，可將CT成像系統攜帶到病人處并在病人的當前位置處對病人進行掃描，而不需要將病人運送到CT成像系統的位置。使用移動式CT成像系統5對病人進行掃描可以是非常有利的，原因在于:其可減少病人掃描的延遲(例如，可在急診室對病人進行掃描而無需等到運送到放射科)和/或其可允許在不使病人移動的情況下對病人進行掃描(例如，可在重癥監護室(ICU)病人的床邊對病人進行掃描)。為此，現在參照圖4和圖5，基座15可包括運送組件50，用于:(i)在掃描之前使CT成像系統5移動到病人處；(ii)在掃描期間使CT成像系統相對于病人移動。更具體地講，優選地，運送組件50包括:(i)總運動機構，用于使CT成像系統5相對快速地穿過室內空間距離，以可快速并容易地將CT成像系統5移動到病人的床邊，從而可在病人的床邊對病人進行掃描而無需將病人移動到放射科；(ii)微調運動機構60，用于在掃描期間使CT成像系統相對于病人精確地移動，從而可在病人的床上或輪床上對病人進行掃描而無需將病人移動到特定的電動掃描臺上。在本發明的一個優選示例中，總運動機構55優選地包括多個自由滾動的腳輪62，微調運動機構60優選地包括多個蜈蚣帶驅動裝置63 (這可被構造為用于階梯式運動或連續運動，由此提供病人的階梯式掃描或連續掃描)。液壓設備65允許總運動機構55或微調運動機構60與地板接合，由此有利于移動式CT成像系統5的合適的運動。因此，使用移動式CT成像系統5時，移動式CT成像系統可預先置于“不礙事”的位置(例如，急診室的未使用角落中)，當需要對病人進行掃描時，通過使用總運動機構55 (例如，腳輪62)簡單地將移動式CT成像系統移動到病人的床邊，以快速并容易地在病人的床邊對其進行掃描，然后在掃描期間使用微調運動機構60 (例如，蜈蚣帶驅動裝置63)使移動式CT成像系統移動。
[0011]調節病人相對于圓環體中的中部開口的縱軸的位置
[0012]已認識到，在許多情況下，有時可能期望調節病人相對于圓環體10中的中部開口20的縱軸的位置。
[0013](以下論述的目的，可有助于確定與CT成像系統5和掃描臺相關的各個軸線，為此，參見圖1，“X軸”將被視為平行于地板延伸的軸線，“Y軸”將被視為垂直于地板延伸的軸線，“Z軸”將被視為平行于圓環體10的中部開口 20的縱軸延伸的軸線。)
[0014]更具體地講，現在參照圖6至圖8，病人P通常置于掃描臺T上，使得病人的身體的縱軸AP與掃描臺的縱軸A τ對齊，進而與中部開口 20的縱軸A c對齊(圖6)。然后病人的身體進入(即，沿著Z軸)到中部開口 20中，S卩，通過使掃描臺T的病人支撐平臺進入到中部開口 20中。然而，在一些情況下，病人的身體的縱軸AP可能會與掃描臺的縱軸六1不對齊(圖7)，因此病人需要在掃描臺上改變位置，以使病人的身體的縱軸AP和掃描臺的縱軸與中部開口 20的縱軸慫對齊。或者，病人可能在掃描臺上居中，但是將要進行掃描的解剖結構A可能沒有與中部開口 20的縱軸Ae對齊(圖8)，例如，原因在于:解剖結構A的縱軸Aa與病人的身體的縱軸A P中心線偏離地設置。在上述兩種情況(即，圖7和圖8的情況)下，由于掃描臺通常安裝到固定基座，并且包括僅適于沿Z方向運動的病人支撐平臺，因此會需要通過使病人在掃描臺上移動(即，通過使病人在掃描臺的病人支撐平臺上向左或向右移動)而使病人相對于CT成像系統5的中部開口 20改變位置。然而，病人在掃描臺上改變位置通常是不可能的或不理想的。例如，如果病人是無意識的或身體殘疾或年長者，可能難以使病人在掃描臺上改變位置。此外，掃描臺的病人支撐平臺通常非常狹窄，從而可能限制病人在掃描臺上改變位置的范圍。
[0015]因此，需要一種按照精確和受控的方式使病人的身體相對于圓環體10的中部開口 20的縱軸沿著X軸移動的方法，其中，所述精確和受控的方式不需要使病人的身體在掃描臺上改變位置。
[0016]使適用于對病人進行掃描的電動掃描臺的長度最小化
[0017]已認識到，可能會期望使得適用于使用CT成像系統5對病人進行掃描的電動掃描臺的長度最小化。
[0018](再次，以下論述的目的，可有助于確定與CT成像系統5和電動掃描臺相關的各個軸線，為此，參見圖1，“X軸”將被視為平行于地板延伸的軸線，“Y軸”將被視為垂直于地板延伸的軸線，“Z軸”將被視為平行于圓環體10的中部開口