CN101623212A - 用于成像装置的带有倾斜臂支承件的定位系统 - Google Patents

用于成像装置的带有倾斜臂支承件的定位系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于成像装置的带有倾斜臂支承件的定位系统。提供了一种用于成像装置的定位系统(20)。该定位系统包括成像元件(30)和使成像元件联接到其上的倾斜臂支承件(22)。该倾斜臂支承件包括在倾斜臂支承件运动时使成像元件倾斜的链接件(44)。

Description

用于成像装置的带有倾斜臂支承件的定位系统
技术领域
本发明大体涉及定位系统，且更具体地涉及容许成像装置运动和倾斜的定位系统。
背景技术
成像装置，诸如诊断成像装置，通常安装在容许将该成像装置定位在不同的位置和定向上的支承件上。这些支承件可容许进行高度调节以及倾斜或旋转调节。例如，在X射线诊断医学成像系统中，诸如在壁装式X光照片成像系统中，用于该系统的成像部分的支承机构通常容许该成像部分放置在不同的成像位置上。成像部分可定为在例如竖直位置或向上位置上以执行例如站立的胸腔检查，以及定位在水平位置上以执行例如桌面检查(例如平躺在担架上的患者的X射线)或者坐着的患者检查(例如轮椅中的患者的腿的X射线)。
在这些传统的定位系统中，枢轴点沿着接收成像部分的接收器的后表面定位在某位置处，使得当定位系统的支承件伸展时接收器升高。此后，在该较高的高度上使成像部分从竖直位置枢转到水平位置可使得执行座着的患者检查更加困难和痛苦(因为必须将患者的腿抬得更高)。另外，该系统可能不容许自墙壁向外延伸足够远来执行桌面检查。结果，使用了具有不同支承件和架子(例如壁架)的不同定位系统，诸如用于站立检查的通用系统以及用于桌面检查的长臂系统。此外，在这些已知系统中，由于在成像部分位置变化期间重心运动，所以通常需要大的配重或重块。还重要的是，当在水平位置上使成像构件定位成靠近地板时，这些定位系统最大限度地降低了当成像构件处在竖直位置上时在房间中需要的空间。
发明内容
在本发明的一个实施例中提供了一种定位系统，其包括成像元件和使该成像元件联接到其上的倾斜臂支承件。倾斜臂支承件包括当倾斜臂支承件运动时使成像元件倾斜的链接件。
在本发明的另一个实施例中提供了一种用于支承成像元件的倾斜臂支承件，其包括第一链轮和第二链轮。倾斜臂支承件进一步包括联接第一链轮和第二链轮以便在第一链轮和第二链轮旋转时使成像元件倾斜的链接件。当成像元件随着第一链轮和第二链轮旋转而在竖直位置和水平位置之间旋转时，成像元件的重心保持大致竖直地恒定。
在本发明的又一实施例中提供了一种用于定位成像元件的方法。该方法包括：将第一链轮联接到第二链轮上以及将倾斜臂支承件构造成以便在第一链轮和第二链轮旋转而使倾斜臂支承件运动时使成像元件枢转。
附图说明
图1是带有根据本发明的各个实施例而形成的倾斜臂支承件的定位系统的侧面正视图。
图2是图1的定位系统的俯视图。
图3是显示了倾斜臂支承件附连在成像元件上的图1定位系统的透视图。
图4是显示了倾斜臂支承件附连在成像元件上的图1定位系统的放大透视图。
图5是图1的定位系统的透视图，其中移除了盖以显示本发明的各个实施例的链轮和链接件。
图6是显示了处在两个不同位置上的倾斜臂支承件的图1定位系统的侧面正视图。
图7是示意了定位成用于站立患者检查的倾斜臂支承件的图1定位系统的侧面正视图。
图8是示意了定位成用于平躺患者检查的倾斜臂支承件的图1定位系统的侧面正视图。
图9是示意了定位成用于轮椅患者检查的倾斜臂支承件的图1定位系统的侧面正视图。
部件列表：
定位系统     20
倾斜臂支承件 22
通道         23
竖直支承件   24
安装部件     26
端部         28
端部         29
成像元件     30
支架         32
链轮         34
链轮         36
枢轴点       38
枢轴点       40
编码器       42
通信线       43
链条         44
中间链轮     46
轴           47
轴           48
马达         50
轴          52
离合器      54
马达        55
轴          56
张紧器      58
臂          60
导引部件    62
连接点      64
输入控制器  66
螺旋扣      68
块          70
锁定部件    72
十四个齿    74
中心        80
患者        82
具体实施方式
如本文中所用的，以单数记载的且前面带有词语“一”的元件或步骤应理解为不排除所述元件或者步骤的复数，除非明确说明了这种排除。本文中所用的“患者”和“个体”可不仅包括人类而且还包括动物。此外，对本发明的“一个实施例”的引用并不意图解释为排除了存在同样结合了所记载的特征的另外的实施例。另外，除非明确作出相反的说明，“包括”或“具有”或“包含”具有特定属性的元件或多个元件的实施例可包括不具有该属性的另外的这些元件。
各个实施例提供了包括具有齿轮传动的链接件的倾斜臂支承件的定位系统，所述链接件具有单个自由度。倾斜臂支承件产生虚拟的枢轴点，使得倾斜臂支承件端部处的成像元件在倾斜臂支承件伸展的同时倾斜。各个实施例的至少一种技术效果是在改变臂的位置时倾斜臂支承件的重心不会竖直地改变，使得当使臂端部处的成像元件在竖直和水平位置之间运动时消除了臂上的重力净效果且仅存在摩擦力。各个实施例还容许成像元件在相对于臂的初始高度伸展时保持低的位置。
应注意的是，虽然本文所述的各个实施例是结合支承和定位诊断成像元件而描述的，但是各个实施例不限于诊断成像应用或者成像应用。例如，各个实施例可结合非破坏性成像系统而实施或者通常用于对臂端部处的负载进行支承，其中负载随着其远离或者朝向支承件运动而在竖直与水平位置之间旋转，或反之亦然。
特别地，如图1(其是根据本发明的各个实施例形成的定位系统20的侧面正视图)所示，定位系统20包括安装在竖直支承件24上的倾斜臂支承件22。竖直支承件可以是壁架或类似结构。例如，在一个实施例中，竖直支承件24是用于与模拟X射线系统(例如GEHealthcare Silhouette VR模拟X射线系统)或数字X光照片系统(例如GE Healthcare Definium 5000数字X光照片系统)一起使用的X射线壁架。
利用安装部件26将倾斜臂支承件22安装在竖直支承件24上，安装部件26与竖直支承件24如已知的那样滑动地接合，使得倾斜臂支承件22可沿着竖直支承件24竖直地向上或向下平移(如箭头所示)。安装部件26还容许沿着竖直支承件24(例如沿着竖直支承件24的通道23(示于图2中))在任意水平位置处锁定倾斜臂支承件22。
倾斜臂支承件22在与端部30(倾斜臂支承件22在此处安装到竖直支承件24上)相对的端部28处包括安装在其上的成像元件30，例如X射线检测器。成像元件30可以是任何形状的(示意为大体矩形)且在前表面上包括已知的图像接收器或数字薄膜。成像元件30可以是任何类型的成像器件或装置。成像元件30利用支架32或类似的安装装置联接在倾斜臂支承件22的端部28上，如图3和4中更清楚地显示的。倾斜臂支承件22大体限定了包括第一链轮34和第二链轮36(如在图5中更清楚地显示的)的延伸的臂结构，第一链轮34和第二链轮36分别限定了第一固定枢轴点38(由箭头F示意)和第二运动枢轴点40(由箭头M示意)。第一链轮34邻近竖直支承件24而定位在倾斜臂支承件22的端部30处，且第二链轮36邻近成像元件30而定位在倾斜臂支承件22的端部28处。
编码器42安装在倾斜臂支承件22上以作为反馈来提供位置信息，以便控制倾斜臂支承件22的运动。反馈信息可通过通信线43来传送，通信线43显示为装在保护套(诸如护套)内。如图2和5中更清楚地显示的，一个或者多个链条44(显示了双辊子链条)限定了经由中间链轮46(示于图5中)来联接第一链轮34和第二链轮36的链接件。第一链轮34安装在轴46上且第二链轮36安装在轴48上，以容许其之间进行相对运动。应注意的是，链接件可以是任何类型的链接的连接件且各个实施例不限于链条链接件。例如，作为链条的替代或者除了链条之外，可提供诸如辊子链条、带、条或者任何其它机械链接件。
如图5(其中去除了倾斜臂支承件22的盖)中更清楚地显示的，马达50包括自其延伸的轴52，轴52利用安装在轴56上的离合器54驱动中间链轮46，中间链轮46联接在该轴56上并在其上旋转。马达50的轴56通过使用例如可按照任何已知的方式来实施的齿轮皮带和滑轮布置(未示出)联接到离合器54上。
张紧器58联接在轴48上，以便调节第二链轮36相对于成像元件30的枢转张力。成像元件30通过支架32的由导引部件62保持就位的臂60而联接在第二链轮36上。成像元件30通过使用例如在连接点64处延伸通过支架32的部分的螺栓而在一个或多个连接点64处连接到支架32上。臂60略微成角度或弯曲，以相对于倾斜臂支承件22提供成像元件30的固定定向，并且这还容许成像元件30略微旋转越过或者竖直或者水平，如以下更详细地描述的。成像元件30可包括输入控制器66，以用于如所已知的那样来控制成像元件30的操作。
特别地参看图5，一个或多个链条44形成单个运动结构。特别地，在一个或多个链条44的各端处，一个或多个链条44的各端利用联接在块70(仅显示了一个)上的螺旋扣68而连接在一个或多个链条44的相对的端部上。此外，可利用锁定部件72来锁定一个或多个链条44的位置，该锁定部件72连接到第一链轮34上并且可以锁定第一链轮34以防止其运动。
在各个实施例中，一个或多个链条44接合第一链轮34和第二链轮36，使得一个或多个链条44通过由马达50驱动的中间链轮46进行的运动致使第一链轮34和第二链轮36沿相同的方向旋转，例如，两者都沿顺时针或者逆时针方向旋转。因此，第一链轮34和第二链轮36沿相同的方向枢转，从而致使成像元件30随着倾斜臂支承件22向外伸展(远离竖直支承件24)而向上枢转，以使成像元件30从大体竖直位置旋转到大体水平位置，并且致使成像元件30随着倾斜臂支承件22向内缩回(朝向竖直支承件24)而向下枢转，以使成像元件30从大体水平位置旋转到大体竖直位置。在该实施例中，一个或多个链条44在第一链轮34和第二链轮36上延伸并且绕着第一链轮34和第二链轮36而延伸，并且在中间链轮46下方延伸。
第一链轮34和第二链轮36的直径比确定了相对于倾斜臂支承件22的运动(向外或向内)量的成像元件30枢转量。在至少一个实施例中，第一链轮34的直径与第二链轮36的直径之比大于2∶1且小于3∶1，使得随着倾斜臂支承件22向内或者向外运动，成像元件30的相对旋转略大于两倍的量。使第一链轮34和第二链轮36的直径比大于2∶1容许成像元件30旋转越过竖直位置和水平位置两者。例如，在第一链轮34和第二链轮36的直径比为大约2.4∶1(其中第一链轮34具有三十五个齿74且第二链轮36具有十四个齿74)、且竖直位置为零度的情况下，随着倾斜臂支承件22从完全缩回位置伸展到完全伸展位置，成像元件30从约负15度旋转到约105度。因而，随着倾斜臂支承件22向下旋转，一个或多个链条44沿着相反的方向被拉动，以使第二链轮36旋转总共约150度，以实现枢转操作的范围。
然而，应注意的是，第一链轮34和第二链轮36(以及中间链轮46)的大小或直径和各个链轮上的齿74的数量可变化，以分别对于成像元件30和倾斜臂支承件22来适应不同的合乎需要的或者要求的旋转及伸展长度。
在运行中，且如图6所示，其中示意了倾斜臂支承件22的两个不同位置，当倾斜臂支承件22从缩回位置伸展到伸展位置时，倾斜臂支承件22致使成像元件30从大体竖直位置(或较不竖直，未示出)枢转到大体水平位置(或比水平更高，未示出)。由箭头示意了倾斜臂支承件22的向外运动(例如水平地运动)。因此，倾斜臂支承件22伸展期间第二链轮36旋转所绕的轴48沿着与旋转倾斜臂支承件22的方向相反的方向旋转，从而致使成像元件30沿着与倾斜臂支承件22的方向相反的方向旋转。因而在各个实施例中，随着倾斜臂支承件22向外伸展及向下旋转(即第一链轮34的顺时针旋转)，成像元件30向上旋转。因此，成像元件30在与倾斜臂支承件22的方向相反的方向上枢转。两个枢轴点38和40之间的相对运动通过第一链轮34和第二链轮36与一个或多个链条44的相对运动来确定。
倾斜臂支承件22的运动由马达50驱动，马达50使中间链轮46(可将其称为驱动链轮)旋转，从而致使一个或多个链条44运动。在各个实施例中，马达55驱动离合器54，离合器54驱动使中间链轮46旋转的轴56。中间链轮46的旋转致使一个或多个链条44运动，从而也引起了第一链轮34和第二链轮36之间的相对运动。中间链轮46的运动还受到编码器42的感测，编码器42提供反馈以确定倾斜臂支承件22的运动量。应注意的是，可提供一个或多个编码器42，例如，一个用来提供位置信息，且一个用来提供反馈信息。
由马达50驱动的中间链轮46的运动可由任何类型的控制器件来控制。例如，可使用外部控制器(未示出)来控制马达50的运行(开关或速度)。该控制器可提供对马达50的自动控制，例如，以便自动地使成像元件30在对坐着的患者的站立扫描位置(竖直位置)或桌面检查位置(水平位置)其中之一之间、或者在它们之间的位置之间运动。由马达50驱动的倾斜臂支承件22的运动还可通过对控制器的用户输入来控制，例如，以便渐进地使马达50步进，从而渐进地移动倾斜臂支承件22。可选地，可以手动地使倾斜臂支承件22运动。例如，可使用离合器释放器(未示出)来释放离合器54，且然后使用者可以用他的或者她的手来手动地移动倾斜臂支承件22。可选地，可提供气弹簧(未示出)以有助于倾斜臂支承件22的手动运动。
应注意的是，在倾斜臂支承件22从大体竖直位置运动到大体水平位置期间，及反之亦然，成像元件30的大约处于成像元件30的中心80处的重心不会竖直地向上或向下运动。在运动和枢转操作期间，成像元件30的重心保持在大致恒定的水平平面中。
因此，如图7，8和9所示，对于各个实施例的倾斜臂支承件22，可在成像元件30由倾斜臂支承件22支承在竖直支承件24上的相同的高度(H)处时，在站立位置(胸腔X射线)、平躺位置(在担架上)以及座着的位置(在轮椅中，使腿伸展)其中之一上对患者82进行成像。在所有三个示例性位置中，倾斜臂支承件22容许利用成像元件30进行成像。特别地，在缩回的竖直成像位置上，可执行站立检查。在伸展的水平成像位置上，使成像元件30伸展及水平地枢转。以容许成像元件30定位在例如担架下方，以执行诸如患者的腿的平躺检查或座姿检查，而不必将患者的腿抬高到不舒适的高度，例如高于水平。
带有倾斜臂支承件22的定位系统20提供了容许有不同定向上的不同检查位置的覆盖范围。使用带有两个枢轴点的齿轮传动链接件，倾斜臂支承件22在倾斜臂支承件22运动(诸如，朝向竖直支承件24缩回或者远离竖直支承件24伸展)的同时提供了成像元件30的旋转。在不同位置(例如竖直或水平)上的不同类型的检查使用单个竖直支承件24，例如，可提供单个壁架。倾斜臂支承件22的构造使用两个不同的枢轴点提供了同时的倾斜和伸展操作，其容许进行通用成像以及专用成像两者，例如，平躺的单架或者轮椅抬高的腿的检查。倾斜臂支承件22还可沿着竖直支承件24向上或向下调节。
将理解的是，以上描述意图是示意性的而非限制性的。例如，可彼此组合地使用上述实施例(和/或其各方面)。另外，可进行许多修改以使特定的情形或材料适应本发明的教导而不脱离其范围。例如，除非明确地说明或者隐含地需要(例如，一个步骤要求前一步骤的结果或产品可用)，在方法中所记载的步骤的排序不必以特定的顺序来执行。虽然本文中所描述的尺寸和材料的类型意图限定本发明的参数，但它们决非限制性的且是示例性的实施例。在研究和理解以上描述之后，对本领域技术人员而言，许多其它实例将显而易见。因此，本发明的范围将参照所附的权利要求以及这些权利要求对其享有权利的等效物的全部范围来确定。在所附的权利要求中，用语“包括”和“其中”用作相应的用语“包含”和“在其中”的通俗等效物。另外，在所附的权利要求中，用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标号来使用，并且不意图在这些对象施加数字上的要求。此外，所附的权利要求的限制没有以“装置加功能”的形式来书写且不意图基于(美国专利法)35U.S.C.§112，第六段来解释，除非且直至这样的权利要求限制明确地使用了其后跟随有没有其它结构的功能陈述的短语“用于...的装置”。
本书面说明使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可获得专利的范围由权利要求来限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言具有非实质性差异的等效结构元件，则这些其它实例意图属于权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种定位系统(20)，包括：
成像元件(30)；和
使所述成像元件联接到其上的倾斜臂支承件(22)，所述倾斜臂支承件包括当所述倾斜臂支承件运动时使所述成像元件倾斜的链接件(44)。
2.根据权利要求1所述的定位系统(20)，其特征在于，所述倾斜臂支承件(22)包括两个不同的枢轴点(38，40)。
3.根据权利要求2所述的定位系统(20)，其特征在于，所述两个不同的枢轴点包括固定枢轴点(28)和运动的枢轴点(40)。
4.根据权利要求2所述的定位系统(20)，其特征在于，所述倾斜臂支承件(22)包括限定了所述两个不同的枢轴点的第一链轮(34)和第二链轮(36)。
5.根据权利要求4所述的定位系统(20)，其特征在于，所述第一链轮(34)的直径与所述第二链轮(36)的直径的比至少为2比1。
6.根据权利要求1所述的定位系统(20)，其特征在于，在所述倾斜臂支承件进行伸展或缩回其中之一时，所述倾斜臂支承件(22)同时使所述成像元件(30)倾斜。
7.根据权利要求1所述的定位系统(20)，其特征在于，所述倾斜臂支承件(22)构造成以便在所述倾斜臂支承件的缩回位置上将所述成像元件(30)定位在竖直位置上，且在所述倾斜臂支承件的伸展位置上将所述成像元件(30)定位在水平位置上。
8.根据权利要求1所述的定位系统(20)，其特征在于，所述定位系统(20)进一步包括使所述成像元件(30)在与所述倾斜臂支承件(22)的运动相反的方向上倾斜的第一链轮和第二链轮(34，36)。
9.根据权利要求1所述的定位系统(20)，其特征在于，所述定位系统(20)进一步包括离合器(54)，所述离合器(54)在接合状态下利用马达来提供所述倾斜臂支承件(22)的运动，且在释放状态下由使用者提供所述倾斜臂支承件的手动运动。
10.根据权利要求1所述的定位系统(20)，其特征在于，所述定位系统(20)进一步包括竖直支承件(24)，并且，其中，所述倾斜臂支承件(22)构造成以便在所述倾斜臂支承件在同一位置处固定到所述竖直支承件上的情况下提供站立患者检查、平躺患者检查以及座姿患者检查。
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