X射线系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种X射线系统，包括：多自由度机械臂，安装在放射学套间的表面上，所述机械臂具有一个或多个可伸缩臂构件；X射线源，安装在所述多自由度机械臂的末端执行器上；至少一个X射线检测器；以及工作站，耦接至所述机械臂、X射线源和X射线检测器，其中所述工作站配置为针对至少一个扫描程序计算机械臂轨迹，并且配置为控制所述机械臂、X射线源和X射线检测器来实行至少一个扫描程序。

X-ray system

The utility model relates to an X-ray system, which comprises a multi-degree-of-freedom manipulator mounted on the surface of a radiological sleeve with one or more telescopic arm components, an X-ray source mounted on the end effector of the multi-degree-of-freedom manipulator, at least one X-ray detector, and a workstation coupled to the manipulator, X-ray source and X-ray detection. The workstation is configured to compute arm trajectory for at least one scanner, and is configured to control the manipulator, X-ray source and X-ray detector to implement at least one scanner.

【技术实现步骤摘要】
X射线系统
所公开的示例性实施例总体上涉及X射线系统，并且更具体地涉及固定至结构的X射线系统。
技术介绍
已知并且目前正在使用数种不同设计的X射线成像系统。这样的系统通常基于朝向感兴趣的受体引导的X射线的生成。X射线横穿受体并且冲击在检测器上，例如胶片、成像板或便携式磁带。检测器检测由受体的中介结构衰减、散射或吸收的X射线。例如，在医疗成像的背景下，为了筛查或诊断疾病，这样的系统可被用来使受体的内部结构、组织和器官视觉化。X射线系统可以是固定的或可移动的。固定式放射系统通常利用安装到架空管支撑件的X射线源。在图1中示出了示例性架空管支撑件X射线系统100。架空管支撑件典型地包括柱105，柱105附接至X射线源且耦接至架空矩形桥115，架空矩形桥115沿着垂直于桥115定向的轨道或管的系统120行进。耦接至桥115的运送机制125操作来沿着纵向水平轴移动柱105，而轨道系统120允许桥115沿着同一平面中的横向水平轴行进。轨道系统120典型地包括前轨道120a、后轨道120b以及安装到容纳固定式放射系统的室或套房的天花板上的缆线悬挂轨道(未示出)。在一些安装中，架空管支撑件系统100可被安装至固定到天花板上的支杆系统。架空管支撑件的部件对于生产和安装可能是昂贵的。由于行进的纵向与横向距离以及用来驱动架空管支撑件部件的电机的固定速度，将X射线源从架空管支撑件系统的停靠位置定位在患者的解剖结构特征上方可能是耗时的。此外，架空管支撑件系统具有受限数量的自由度，从而使对患者的解剖结构的某些方面难以成像。提供一种克服这些以及其他缺点的架空固定式X射线系统将会是有利的。
技术实现思路
所公开的实施例针对从固定位置悬置的、具有末端执行器的机械臂组件，该末端执行器带有附接的X射线源。机械臂组件可在没有架空管悬置件的情况下操作并且可消除对桥和轨道布置及任何相关联的台架或运送机制的需要。机械臂组件可具有足够的关节来针对固定式X射线临床程序提供患者覆盖，包括台与壁架应用。机械臂组件可具有可变速关节，与传统系统相比，可变速关节提供较快的X射线源定位。X射线源可自动地定位或者可使用电力辅助模式来手动地定位，在电力辅助模式中，在每个关节处的传感器和电机感测外力的施加并且当力被施加时以力方向上的移动来响应。机械臂组件300可包括传感器并且可在机械臂的预定义工作区域内检测到非预期的对象时实现减速程序或停止与关闭程序。组件300可包括碰撞检测传感器的系统以避免与包括操作者、患者、临床仪器或任何其他可能出现在环境中的障碍物发生碰撞。碰撞传感器可耦接至工作站，以用于在检测到碰撞时相应地控制机械臂300。机械臂组件可支持所有类型的固定式放射学成像应用，包括台与壁架应用。对于机械臂组件为任意选择的视场在空间中移动到任意点或源至图像-接受器距离(SID)，可通过储存在系统中的预设路径定义来控制或者可在移动之前或移动期间计算，同时考虑到操作者、患者、任何临床仪器或任何其他出现在放射学套间中的阻碍物或障碍物。在至少一个方面，所公开的实施例针对X射线系统，其包括：多自由度机械臂，安装在放射学套间的表面上，所述机械臂具有一个或多个可伸缩臂构件；X射线源，安装在所述多自由度机械臂的末端执行器上；至少一个X射线检测器；以及工作站，耦接至所述机械臂、X射线源和X射线检测器，其中所述工作站配置为针对至少一个扫描程序计算机械臂轨迹，并且配置为控制所述机械臂、X射线源和X射线检测器来实行至少一个扫描程序。X射线系统可包括其中安装有X射线检测器的可移动台和可移动壁架中的一者或多者，并且工作站可进一步配置为控制可移动台和可移动壁架中的一者或多者的移动来实行至少一个扫描程序。多自由度机械臂可安装至放射学套间的天花板、壁或地面中的一个或多个。多自由度机械臂可包括提供六个自由度的多个关节。机械臂的一个或多个可伸缩臂构件可独立地延伸与收缩以提供与放射学套间的尺寸对应的X射线源覆盖区域。X射线源可包括X射线生成器和X射线准直器。X射线检测器可包括具有二维检测平面的数字放射成像接收器面板。X射线检测器可配置为向工作站实时地提供图像数据。X射线检测器可配置为储存图像数据并且当耦接至工作站时输出图像数据。工作站可配置为提供信号以用于控制在扫描操作期间由X射线源产生的辐射的频率和量。工作站可配置为提供信号以用于控制扫描操作期间的检测器的灵敏度。工作站可具有图像处理能力以用于处理来自检测器的信号从而产生来自扫描操作的2D或3D输出图像。在至少一个方面，所公开的实施例针对X射线成像的方法，其包括：将多自由度机械臂安装到放射学套间的表面上，所述机械臂具有一个或多个可伸缩臂构件；将X射线源安装在多自由度机械臂的末端执行器上；设置定位成接收由X射线源产生的辐射的至少一个X射线检测器；以及针对至少一个扫描程序计算机械臂轨迹并且控制所述机械臂、X射线源和X射线检测器来实行至少一个扫描程序。方法可包括控制固持检测器的可移动台和可移动壁架中的一者或多者的移动以实行至少一个扫描程序。方法还可包括使机械臂的一个或多个可伸缩臂构件独立地延伸与收缩以提供与放射学套间的尺寸对应的X射线源覆盖区域。方法可进一步包括控制扫描操作期间由X射线源产生的辐射的频率和量。方法可又进一步包括使用X射线检测器来向工作站实时地提供图像数据。方法可又进一步包括使用X射线检测器来储存图像数据并且当耦接至工作站时输出图像数据。方法还可包括处理来自X射线检测器的信号以产生来自扫描操作的2D或3D输出图像。附图说明当结合所附附图阅读时，所公开的实施例的前述以及其他方面在以下详细描述中会变得更加明显，在附图中：图1示出现有技术成像系统的图示；图2示出根据所公开的实施例的示例性固定式X射线系统；图3示出由所公开的实施例提供的示例性放射学套间覆盖区域的侧视图；图4示出由所公开的实施例提供的示例性放射学套间覆盖区域的俯视图；图5示出台顶位置、源至图像-接受器距离(SID)和距离天花板的机械臂固定距离的两个示例性情境下提供的覆盖区域。图6和图7示出来自不同视角的放射学套间内的覆盖区域的三维轮廓。具体实施方式图2示出根据所公开的实施例的示例性固定式X射线系统200。示例性系统200可包括机械臂300、工作站400、台500、壁架600和检测器700。机械臂300可安装到放射学套间的天花板212，然而，应该理解到机械臂也可安装到壁或地面以便于某些应用。还应该理解到固定式X射线系统200还可包括适用于实现所公开的实施例的其他部件。术语放射学套间总地指配置为通常使用X射线成像技术来执行放射学程序的室或多个室。示例性放射学程序可包括、但不限于计算机断层扫描成像(CT)、计算机轴断层扫描成像(CAT)以及荧光透视。机械臂300可具有数个关节和链接部件，例如限定第一轴的腰关节305。在至少一个实施例中，腰关节305可从0°旋转到大约330°。机械臂300还可包括限定第二轴的肩关节310以及将腰关节305与肩关节310连接的基臂构件315。肩关节可从大约30°旋转到大约210°。机械臂300还可包括限定第三轴的肘关节320以及将肩关节310与肘关节320连接的上臂构件325。肘关节可具有在大约0°与大约160°之间的旋转能力。机械臂300还可包括限定第四本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X射线系统，其特征是，包括：多自由度机械臂，安装在放射学套间的表面上，所述机械臂具有一个或多个可伸缩臂构件；X射线源，安装在所述多自由度机械臂的末端执行器上；至少一个X射线检测器；以及工作站，耦接至所述机械臂、X射线源和X射线检测器，其中所述工作站配置为针对至少一个扫描程序计算机械臂轨迹，并且配置为控制所述机械臂、X射线源和X射线检测器来实行所述至少一个扫描程序。

【技术特征摘要】
2017.01.31 US 15/420,3991.一种X射线系统，其特征是，包括：多自由度机械臂，安装在放射学套间的表面上，所述机械臂具有一个或多个可伸缩臂构件；X射线源，安装在所述多自由度机械臂的末端执行器上；至少一个X射线检测器；以及工作站，耦接至所述机械臂、X射线源和X射线检测器，其中所述工作站配置为针对至少一个扫描程序计算机械臂轨迹，并且配置为控制所述机械臂、X射线源和X射线检测器来实行所述至少一个扫描程序。2.如权利要求1所述的X射线系统，还包括其中安装有所述X射线检测器的可移动台和可移动壁架中的一者或多者，并且其中所述工作站进一步配置为控制可移动台和可移动壁架中的所述一者或多者的移动来实行所述至少一个扫描程序。3.如权利要求1所述的X射线系统，其中所述多自由度机械臂安装至所述放射学套间的天花板、壁或地面中的一个或多个。4.如权利要求1所述的X射线系统，其中所述多自由度机械臂包括提供六个自由度的多个关节。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·S·萨姆帕斯·库马尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：新型
国别省市：美国,US