Ct掃描儀臺架的監測裝置制造方法
【專利摘要】CT掃描儀臺架包括：具有保持著旋轉部件的可傾斜框架的底座，所述旋轉部件具有旋轉軸線；以及驅動裝置，用于使得所述可傾斜框架相對于所述底座傾斜。另外，設有用來控制所述驅動裝置的傾斜驅動控制單元。在所述可傾斜框架處設有傾斜傳感器，用來給所述傾斜驅動控制單元指出所述可傾斜框架相對于地球重心的傾斜。
【專利說明】CT掃描儀臺架的監測裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及X射線CT (計算機式X線斷層攝影術)掃描儀，更具體地說涉及用于監測CT掃描儀的具體特征參數的裝置。
【背景技術】
[0002]傳統的X射線CT掃描儀具有保持著X射線管和檢測器的臺架。該臺架具有固定部件，它豎立或安裝在醫院房間的地板上。另外，它具有由軸承保持在固定部件處的旋轉部件。該旋轉部件將X射線管和X射線檢測器保持在相對位置處，并且使之能夠圍繞著其上可以安放患者的患者工作臺轉動。對于特定成像類型而言，至少臺架的旋轉部件可以相對于固定部件的各個部件以及患者工作臺傾斜。
[0003]在美國專利US6，301，324中披露了普通的CT掃描儀。在美國專利6，097，030中披露了臺架的可傾斜旋轉部件。這里，檢測器位置傳感器例如解碼器與傾斜驅動伺服馬達連接，并且構成為產生出表示檢測器傾角的信號。這個實施方案的缺點在于解碼器非常復雜并且需要檢測器傾斜的位置參考。另外，在CT掃描儀通電時需要進行解碼器校準。解碼器必須安裝并且對準。相關的解碼器需要在通電之后需要進行零位置搜索，并且因此傾斜臺架會進行不利的運動。如在美國專利6，097，030中所披露的解碼器通常被稱為編碼器或旋轉式編碼器。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的問題在于對臺架的機械狀態進行簡化的監測，這些狀態至少包括臺架的旋轉部件的傾角。
[0005]在獨立權利要求中描述了對該問題的解決方案。從屬權利要求涉及本發明的進一步改進方案。
[0006]根據本發明，CT掃描儀臺架具有底座，它是固定的并且優選位于或者甚至固定在醫院房間的地板上。該底座保持著可傾斜框架，它框架可以相對于底座傾斜。用于保持X射線管和X射線檢測器的旋轉部件安裝在可傾斜框架處。在可傾斜框架處設有傾斜傳感器，用于確定與旋轉部件的旋轉軸線垂直的矢量相對于地球重心的角度。因此，在旋轉部件的旋轉軸線和地球重心之間的角度或者任意其他與該角度相關的測量值可以由傾斜傳感器確定。這使得能夠相對于患者工作臺對CT掃描儀的旋轉軸線進行非常精確的調節并且提供了非常好的長期穩定性。
[0007]優選的是，所述可傾斜框架由驅動裝置傾斜，該驅動裝置可以為安裝在底座和可傾斜框架之間以產生出轉矩的升降軸。可以有兩個平行的升降軸，它們在可傾斜框架處位于旋轉部件的不同側面處。這些升降軸優選由軸驅動裝置驅動，該主軸驅動裝置可以為與齒輪一起的馬達。通常，如果升降軸具有相對較小的節距，這是優選的，這能夠進行精確的調節并且使得主軸是自鎖的。為了確定傾角，測量出升降軸或與之相關的任意裝置例如馬達的位置。在上面提到的現有技術中也是這樣。對于角度測量而言最常見的是相對位置編碼器，它需要至少一個另外的參考位置編碼器來確定旋轉部件的絕對傾角。不能使用標準的絕對角度編碼器，因為升降軸需要多圈來在最小可能的傾角和最大的可能傾角之間運動。通過使用相對位置編碼器，通常在接通CT設備的電源時，進行校準步驟，因此將可傾斜框架驅動至絕對位置參考點。在完成這項工作時，可以使用相對角度位置編碼器來確定升降軸相對于絕對位置參考點的位置。校準步驟是耗時的，并且需要使得臺架的相對較重并且龐大的可傾斜框架運動。另外，校準步驟會導致臺架在使用之前在操作人員沒有啟動的情況下運動，因此是不好的。在使用傾斜傳感器時不再需要這種校準步驟。
[0008]雖然機械部件例如升降軸可以做得相對剛性，但是升降軸會存在一些長期偏離，或者通過其他連接部件將升降軸連接至底座或可傾斜框架上。這些偏離會由于由在CT掃描儀臺架內的較大操作溫度變化而導致的熱膨脹或者升降軸或任意其他部件的磨損而引起的。這些機械部件的長期穩定性對于以前CT掃描儀的工作而言是足夠的。隨著CT掃描儀的分辨率不斷提高，對傾斜部件的精度要求也不斷提高。由于傾斜傳感器與在可傾斜機構中的任意其他機械部件完全無關，并且因此提供了最好的長期穩定性，這適用于將來更高的X線斷層攝影術的精度和分辨率。
[0009]由于傾斜傳感器與升降軸無關，所以可以采用可選的傾斜驅動系統。例如，可以通過液壓系統或齒輪或蝸輪來進行傾斜。
[0010]由于傾斜傳 感器非常靈敏，所以它可以用于監測在可傾斜框架或旋轉部件中的振動或擺動。優選的是，采用高通濾波器來從傾斜傳感器中過濾掉頻率更高的分量。優選的是，高通濾波器的下截止頻率大約為臺架的旋轉部件的轉動頻率或以下。例如，如果旋轉部件以每秒兩圈的頻率轉動，則低通濾波器的截止頻率低于2Hz，優選低于1Hz。還優選的是，低通濾波器的截止頻率高于傾斜驅動裝置的運動頻率，該頻率大約為0.1Hz。通過采用這種低通濾波器或者通過結合加速傳感器，可以很容易檢測出每圈轉動出現的振動或擺動。如果這種振動或擺動的幅度或水平超過閾值，則產生出警告。另外，可以連續顯示出這些振動或擺動。另外，對于所測量出的幅度可以計算出質量數值。通常，以較低振幅運行的CT掃描儀比以較高振幅運行的CT掃描儀具有更高的質量。例如，在例如將旋轉部件保持在可傾斜框架內的軸承磨損或者其他驅動部件例如驅動皮帶或驅動馬達磨損時，這些振幅將隨著CT掃描儀的使用時間而增大。一旦檢測到優選高于一定閾值的振動或擺動，則CT掃描儀會關閉，或者至少旋轉部件的轉動會停止。另外，可以產生出錯誤消息。在另一個實施方案中，可以測量出作為轉速的函數的振幅曲線，并且用來選擇在低振動情況下的最佳操作速度范圍。
[0011]在另一個實施方案中，可以對傾斜傳感器的信號頻譜進行光譜分析以評估CT掃描儀的狀態。處于信號的不期望頻率或運動頻率下的信號表示快出現故障。
[0012]在另一個實施方案中，傾斜傳感器可以測量與第一軸線垂直的第二軸線的傾斜角。這能夠進一步檢測出CT掃描儀的故障或磨損。
[0013]在另一個實施方案中，設有兩個傾斜傳感器。一個傳感器位于旋轉部件的每一側處。這允許一致性檢查并且確定可傾斜框架的扭曲。
[0014]在另一個實施方案中，如果傾斜傳感器具有用于與傾斜控制單元連接的數字總線系統是優選的。還優選的是，如果對由所述傾斜傳感器產生出的數值中的至少一個進行評估是通過用于驅動所述傾斜驅動馬達的驅動轉換器或者位于所述傾斜驅動馬達或驅動轉換器外面的控制器來完成的。
[0015]所述傾斜傳感器可以為采用了受到地球重力影響的質量的任意傳感器，它還具有用于監測質量的位置或角度的裝置。優選的是，該傾斜傳感器包括微機電系統。在可選實施方案中，該傳感器可以基于對在傳感器外殼內的熱空氣運動的測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面將在沒有對總體發明構思進行限制的情況下參照附圖對實施方案以實施例的方式進行說明。
[0017]圖1顯示出CT掃描儀的可傾斜臺架。
[0018]圖2顯示出傾斜控制的方框圖。
[0019]圖3顯示出通過數字總線連接的傾斜傳感器。
【具體實施方式】
[0020]在圖1中顯示出可傾斜臺架。底座100優選具有至少一個支撐底座101、102，它們最優選例如通過螺釘或螺栓固定在支撐地面上，該地面可以為醫院房間的地板。優選的是，設有支撐結構103以將支撐底座101、102連接至實體底座上。另外，設有至少一個支柱104、105。在該實施方案中，第一支柱104安裝在第一支撐底座101上，而第二支柱105安裝在第二支撐底座102上。軸承110安裝在支柱104、105的頂部上以保持著可傾斜框架200。可傾斜框架200保持著具有旋轉軸線310的旋轉部件300。在旋轉部件的每一側上，可傾斜框架由支柱104、105中的一個保持。為了使得旋轉部件轉動，設有驅動系統。它優選由具有至少一個用于驅動皮帶212的皮帶輪211的馬達210構成，該馬達還驅動旋轉部件300。它還可以包括直接驅動裝置， 它可以為結合到軸承中的馬達。為了使得可傾斜框架200傾斜，設有至少一個升降軸120、121。在該實施方案中，設有兩個升降軸，而升降軸靠近每個支柱安裝。升降軸由升降軸的驅動馬達123驅動。在將第一升降軸直接安裝在馬達123上時，第二升降軸121由驅動軸124驅動。傾斜傳感器400安裝在可傾斜框架上。它優選安裝在與旋轉部件的旋轉軸線垂直的平面上。它通過第一電纜401與傾斜驅動裝置控制單元410連接。該控制單元還可以通過第二電纜402控制升降軸的驅動馬達123。
[0021]傾斜傳感器400的主軸線420與旋轉部件300的旋轉軸線310垂直。在沒有傾斜時，主軸線420與主坐標系180的z軸平行，該坐標系具有與CT掃描儀臺架的前部平行的X軸、與CT掃描儀310的非傾斜軸線平行的y軸和鉛直地通向地球重心的z軸。
[0022]在使得可傾斜框架傾斜時，主軸線420如所示一樣隨著傾斜軸線421變得傾斜。通過傾斜傳感器400測量出這個傾斜。
[0023]優選的是，傾斜傳感器至少具有第二傳感器軸線，因此能夠監測相對于優選與第一軸線垂直的第二軸線的傾斜角。這個第二軸線可以用于調節臺架的水平對準，尤其在安裝臺架時。它可以在任意隨后的時刻用來驗證臺肩的正確對準。另外，在安裝臺架時它可以用來讓可傾斜框架200鎖定到相對于底座100的位置中。然后該傾斜傳感器400可以用來驗證臺架的完全對準。這在CT掃描儀用在移動用途中例如在容器或卡車內時尤其有用。
[0024]還優選的是，具有用于監測特定位置例如正、負角度傾斜的端部位置的其他位置傳感器。這些傳感器可以為優選與機械停止相關的機械開關例如微開關、簧片開關或光電檢測器。在可選實施方案中，在到達機械停止時，可以通過測量馬達電流并且監測電流增大來檢測出端部位置。可以將臺架驅動到這樣的位置，通過這個傳感器來檢測出這個位置以驗證和/或校準傾斜傳感器的信號。
[0025] 在圖2中，顯示出傾斜驅動系統的示意圖。傾斜驅動控制單元410通過電纜401接收來自傾斜傳感器400的傾斜信號。根據由傾斜傳感器400測量出的信號，通過電纜402控制升降軸的驅動馬達123來根據設定點數值調節可傾斜框架的位置，該數值可以通過CT掃描儀控制單元來產生出。顯然，傾斜驅動控制單元可以為任意其他控制單元例如馬達控制單元或CT掃描儀控制單元的一部件。
[0026]該傾斜傳感器還可以幫助在安裝期間簡化對CT掃描儀臺架的初始調節，因為它可以指示錯誤定位，這需要對支撐底座進行額外的支撐或調節。這另外可以由傾斜傳感器的第三軸線支撐。
[0027]由于能夠檢測振動或擺動，所以傾斜傳感器還可以用來檢測外部振動例如來自地震或大型機械的那些振動，這也會給運行的CT掃描儀臺架施加高危險。因此，對這些振動的檢測可以用來關閉臺架。另外，可以通過評估傾斜傳感器的信號來完成一致性檢查。在使得可傾斜框架正常傾斜時，在傾斜方面應該是平滑連續的變化。如果出現一些突然變化，則這將表示軸承出故障或者是任意其他的機械問題，例如支撐底座在地面上的安裝不穩定。這種情況會導致運動停止，并且進一步導致錯誤指示和/或警告。
[0028]在圖3中，傾斜傳感器400通過數字總線401與其他裝置例如驅動控制單元410、控制計算機450以及任選其他裝置460例如其他傳感器或計算機連接。優選的是，數字總線為CAN(控制器局域網)或任意其他合適的總線系統。
[0029]本發明的其他實施方案涉及用于使得CT掃描儀臺架傾斜的方法，該方法包括讀取傾斜傳感器的傾斜數值的步驟，這優選表示出臺架的可傾斜框架相對于地球重心的傾斜。
[0030]在該公開內容的技術啟示下對于本領域技術人員將理解的是，相信本發明提供了一種CT掃描儀臺架。本領域普通技術人員在該說明書的技術啟示下可以想到本發明各個方面的其他改進和可選實施方案。因此，該說明書被認為只是例舉說明，并且用于給本領域技術人員教導實施本發明的一般方式。要理解的是，在這里所示并且所述的本發明的這些形式被當作是當前優選的實施方案。在這里所示和所示的那些元件和材料可以替換，部件和過程可以反過來，并且本發明的一些特征可以單獨使用，所有這些對于本領域技術人員在得到本發明這個說明書的技術啟示之后都是顯而易見的。在不脫離如在下面權利要求書中所述的本發明的精神和范圍的情況下可以在這里所述的要素方面作出變化。
[0031]附圖標記列表
[0032]100底座
[0033]101, 102 支撐底座
[0034]103支撐結構
[0035]104, 105 支柱
[0036]110軸承
[0037]120，121 升降軸
[0038]123軸驅動馬達[0039]124驅動軸
[0040]180坐標系
[0041]200可傾斜框架
[0042]201馬達
[0043]211皮帶輪
[0044]212驅動皮帶
[0045]300旋轉部件
[0046]310旋轉軸線
[0047]400傾斜傳感器
[0048]401第一電纜
[0049]402第二電纜
[0050]410傾斜驅動的控制單元
[0051]420主軸線
[0052]421傾斜 軸線
[0053]450控制計算機
[0054]460其他裝置。
【權利要求】
1.一種CT掃描儀臺架，包括: 具有保持著旋轉部件的可傾斜框架的底座，所述旋轉部件具有旋轉軸線； 驅動裝置，用于使得所述可傾斜框架相對于所述底座傾斜； 用來控制所述驅動裝置的傾斜驅動控制單元， 其特征在于，在所述可傾斜框架處設有傾斜傳感器，用來給所述傾斜驅動控制單元指示所述可傾斜框架相對于鉛直線的傾斜角。
2.如權利要求1所述的CT掃描儀臺架，其特征在于，所述傾斜傳感器具有與所述旋轉部件的旋轉軸線垂直的主軸線。
3.如前面權利要求中任一項所述的CT掃描儀臺架，其特征在于，所述傾斜傳感器用來測量與所述主軸線垂直的第二軸線的傾斜角。
4.如前面權利要求中任一項所述的CT掃描儀臺架，其特征在于，設有高通濾波器，用來對來自所述傾斜傳感器的測量信號進行濾波。
5.如權利要求4所述的CT掃描儀臺架，其特征在于，所述傾斜驅動控制單元將所述高通濾波器的信號與閾值進行比較以指示在所述CT掃描儀臺架中的故障。
6.如權利要求4所述的CT掃描儀臺架，其特征在于，所述傾斜驅動控制單元將所述傾斜傳感器的經濾波信號與閾值進行比較，并且在超過閾值的情況下停止傾斜運動和/或關閉所述CT掃描儀臺架。
7.如前面權利要求中 任一項所述的CT掃描儀臺架，其特征在于，所述傾斜驅動控制單元具有用于將所述傾斜傳感器的信號與閾值進行比較的比較裝置，并且在超過閾值的情況下停止傾斜運動和/或關閉所述CT掃描儀臺架。
8.如前面權利要求中任一項所述的CT掃描儀臺架，其特征在于，設有鎖定裝置，用于將所述可傾斜框架鎖緊到相對于所述底座的固定位置中以使得所述底座的對準和/或校平所述底座。
9.一種用于使得CT掃描儀的臺架傾斜的方法，包括以下步驟: 通過傾斜驅動裝置相對于底座驅動可傾斜框架； 通過傾斜傳感器測量所述可傾斜框架相對于地球重心的傾斜角； 將所測量出的傾斜角發送給傾斜驅動控制單元；以及 通過所述傾斜驅動控制單元控制所述傾斜驅動系統。
【文檔編號】A61B6/03GK103536304SQ201310273152
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月2日 優先權日:2012年7月12日
【發明者】K·泰斯 申請人:滑動環及設備制造有限公司