解剖成像系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】解剖成像系統(tǒng)
[0001]本申請(qǐng)要求于2014年8月13日在美國(guó)專(zhuān)利商標(biāo)局提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)第62/036，774號(hào)和第62/036，787號(hào)的優(yōu)先權(quán)權(quán)益。上述兩項(xiàng)專(zhuān)利申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用全部包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明總體涉及一種成像系統(tǒng)，更具體地講，涉及一種解剖成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]在許多情況下，會(huì)期望使不透明對(duì)象的內(nèi)部成像。例如但不限于，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，會(huì)希望使病人的身體的內(nèi)部成像，以允許觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)而無(wú)需在身體上穿透皮膚。
[0004]計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)已成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的重要的成像方式。CT成像系統(tǒng)通常操作為將X射線(xiàn)從多個(gè)位置照射到身體中、探測(cè)穿過(guò)身體的X射線(xiàn)，然后對(duì)探測(cè)到的X射線(xiàn)進(jìn)行處理，以創(chuàng)建病人的解剖結(jié)構(gòu)的三維(3D)數(shù)據(jù)組和3D計(jì)算機(jī)模型。然后可使3D數(shù)據(jù)組和3D計(jì)算機(jī)模型可視化，以提供病人的解剖結(jié)構(gòu)的圖像(例如，切片圖像、3D計(jì)算機(jī)圖像等)Ο
[0005]例如但不限于，現(xiàn)在參照?qǐng)D1和圖2，示出了示例性CT成像系統(tǒng)5。CT成像系統(tǒng)5總體上包括由基座15支撐的圓環(huán)體10。在圓環(huán)體10中形成有中部開(kāi)口 20。中部開(kāi)口 20接收將要進(jìn)行掃描的病人解剖結(jié)構(gòu)。
[0006]接下來(lái)參照?qǐng)D3，圓環(huán)體10通常包括固定架22、旋轉(zhuǎn)盤(pán)23、X射線(xiàn)管組件25和X射線(xiàn)探測(cè)器組件30。更具體地講，固定架22圍繞中部開(kāi)口 20同心地設(shè)置。旋轉(zhuǎn)盤(pán)23可旋轉(zhuǎn)地安裝到固定架22。X射線(xiàn)管組件25和X射線(xiàn)探測(cè)器組件30按照沿直徑方向相反的關(guān)系安裝到旋轉(zhuǎn)盤(pán)23，以使X射線(xiàn)束40 (由X射線(xiàn)管組件25產(chǎn)生并由X射線(xiàn)探測(cè)器組件30探測(cè))穿過(guò)設(shè)置在中部開(kāi)口 20中的病人解剖結(jié)構(gòu)。由于X射線(xiàn)管組件25和X射線(xiàn)探測(cè)器組件30安裝在旋轉(zhuǎn)盤(pán)23上，因此X射線(xiàn)管組件25和X射線(xiàn)探測(cè)器組件30圍繞中部開(kāi)口20同心地旋轉(zhuǎn)，X射線(xiàn)束40將沿著全范圍的徑向位置穿過(guò)病人的解剖結(jié)構(gòu)，以使CT成像系統(tǒng)5能夠建立由X射線(xiàn)束穿透的解剖結(jié)構(gòu)的“切片”圖像。此外，通過(guò)在掃描期間使病人和CT成像系統(tǒng)5相對(duì)于彼此移動(dòng)，可獲得一系列的切片圖像，然后進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，以建立所掃描的解剖結(jié)構(gòu)的3D數(shù)據(jù)組和所掃描的解剖結(jié)構(gòu)的3D計(jì)算機(jī)模型。實(shí)際上，常見(jiàn)的是配置X射線(xiàn)探測(cè)器組件30，以隨著旋轉(zhuǎn)盤(pán)23的每次旋轉(zhuǎn)可獲得多個(gè)切片的圖像(例如，8切片、16切片、32切片等)，由此加快掃描數(shù)據(jù)的采集。
[0007]實(shí)際上，現(xiàn)在常見(jiàn)的是實(shí)現(xiàn)病人的解剖結(jié)構(gòu)的螺旋掃描，從而產(chǎn)生所掃描的解剖結(jié)構(gòu)的3D數(shù)據(jù)組，然后可對(duì)3D數(shù)據(jù)組進(jìn)行處理，以創(chuàng)建所掃描的解剖結(jié)構(gòu)的3D計(jì)算機(jī)模型。然后可使3D數(shù)據(jù)組和3D計(jì)算機(jī)模型可視化，以提供病人的解剖結(jié)構(gòu)的圖像(例如，切片圖像、3D計(jì)算機(jī)圖像等)。
[0008]用于控制旋轉(zhuǎn)盤(pán)23、X射線(xiàn)管組件25和X射線(xiàn)探測(cè)器組件30的操作以及用于對(duì)所獲得的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以產(chǎn)生所期望的切片圖像、3D數(shù)據(jù)組和3D計(jì)算機(jī)模型的各種電子硬件和軟件可以是本領(lǐng)域中眾所周知的并可設(shè)置在圓環(huán)體10和/或基座15中。
[0009]在許多情況下，CT成像系統(tǒng)5被設(shè)計(jì)為固定式的，其中，CT成像系統(tǒng)5的基座15設(shè)置在房間的地板上的固定位置，并且設(shè)置了特定的電動(dòng)的掃描臺(tái)，用于在掃描期間使病人相對(duì)于CT成像系統(tǒng)5運(yùn)動(dòng)。更具體地講，使用固定式CT成像系統(tǒng)5時(shí)，將病人帶到CT成像系統(tǒng)5的位置，然后使病人置于電動(dòng)的掃描臺(tái)上，然后利用電動(dòng)的掃描臺(tái)來(lái)使病人相對(duì)于CT成像系統(tǒng)5移動(dòng)(即，使病人進(jìn)入到CT成像系統(tǒng)5的中部開(kāi)口 20中)，從而可通過(guò)CT成像系統(tǒng)5對(duì)病人的一部分長(zhǎng)度或全部長(zhǎng)度進(jìn)行掃描。
[0010]在其他情況下，CT成像系統(tǒng)5被設(shè)計(jì)為移動(dòng)式的，可將CT成像系統(tǒng)攜帶到病人處并在病人的當(dāng)前位置處對(duì)病人進(jìn)行掃描，而不需要將病人運(yùn)送到CT成像系統(tǒng)的位置。使用移動(dòng)式CT成像系統(tǒng)5對(duì)病人進(jìn)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(duì)病人進(jìn)行掃描而無(wú)需等到運(yùn)送到放射科)和/或其可允許在不使病人移動(dòng)的情況下對(duì)病人進(jìn)行掃描(例如，可在重癥監(jiān)護(hù)室(ICU)病人的床邊對(duì)病人進(jìn)行掃描)。為此，現(xiàn)在參照?qǐng)D4和圖5，基座15可包括運(yùn)送組件50，用于:(i)在掃描之前使CT成像系統(tǒng)5移動(dòng)到病人處；(ii)在掃描期間使CT成像系統(tǒng)相對(duì)于病人移動(dòng)。更具體地講，優(yōu)選地，運(yùn)送組件50包括:(i)總運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于使CT成像系統(tǒng)5相對(duì)快速地穿過(guò)室內(nèi)空間距離，以可快速并容易地將CT成像系統(tǒng)5移動(dòng)到病人的床邊，從而可在病人的床邊對(duì)病人進(jìn)行掃描而無(wú)需將病人移動(dòng)到放射科；(ii)微調(diào)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)60，用于在掃描期間使CT成像系統(tǒng)相對(duì)于病人精確地移動(dòng)，從而可在病人的床上或輪床上對(duì)病人進(jìn)行掃描而無(wú)需將病人移動(dòng)到特定的電動(dòng)掃描臺(tái)上。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選示例中，總運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)55優(yōu)選地包括多個(gè)自由滾動(dòng)的腳輪62，微調(diào)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)60優(yōu)選地包括多個(gè)蜈蚣帶驅(qū)動(dòng)裝置63 (這可被構(gòu)造為用于階梯式運(yùn)動(dòng)或連續(xù)運(yùn)動(dòng)，由此提供病人的階梯式掃描或連續(xù)掃描)。液壓設(shè)備65允許總運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)55或微調(diào)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)60與地板接合，由此有利于移動(dòng)式CT成像系統(tǒng)5的合適的運(yùn)動(dòng)。因此，使用移動(dòng)式CT成像系統(tǒng)5時(shí)，移動(dòng)式CT成像系統(tǒng)可預(yù)先置于“不礙事”的位置(例如，急診室的未使用角落中)，當(dāng)需要對(duì)病人進(jìn)行掃描時(shí)，通過(guò)使用總運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)55 (例如，腳輪62)簡(jiǎn)單地將移動(dòng)式CT成像系統(tǒng)移動(dòng)到病人的床邊，以快速并容易地在病人的床邊對(duì)其進(jìn)行掃描，然后在掃描期間使用微調(diào)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)60 (例如，蜈蚣帶驅(qū)動(dòng)裝置63)使移動(dòng)式CT成像系統(tǒng)移動(dòng)。
[0011]調(diào)節(jié)病人相對(duì)于圓環(huán)體中的中部開(kāi)口的縱軸的位置
[0012]已認(rèn)識(shí)到，在許多情況下，有時(shí)可能期望調(diào)節(jié)病人相對(duì)于圓環(huán)體10中的中部開(kāi)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(tǒng)5和掃描臺(tái)相關(guān)的各個(gè)軸線(xiàn)，為此，參見(jiàn)圖1，“X軸”將被視為平行于地板延伸的軸線(xiàn)，“Y軸”將被視為垂直于地板延伸的軸線(xiàn)，“Z軸”將被視為平行于圓環(huán)體10的中部開(kāi)口 20的縱軸延伸的軸線(xiàn)。)
[0014]更具體地講，現(xiàn)在參照?qǐng)D6至圖8，病人P通常置于掃描臺(tái)T上，使得病人的身體的縱軸AP與掃描臺(tái)的縱軸A τ對(duì)齊，進(jìn)而與中部開(kāi)口 20的縱軸A c對(duì)齊(圖6)。然后病人的身體進(jìn)入(即，沿著Z軸)到中部開(kāi)口 20中，S卩，通過(guò)使掃描臺(tái)T的病人支撐平臺(tái)進(jìn)入到中部開(kāi)口 20中。然而，在一些情況下，病人的身體的縱軸AP可能會(huì)與掃描臺(tái)的縱軸六1不對(duì)齊(圖7)，因此病人需要在掃描臺(tái)上改變位置，以使病人的身體的縱軸AP和掃描臺(tái)的縱軸與中部開(kāi)口 20的縱軸慫對(duì)齊?；蛘?，病人可能在掃描臺(tái)上居中，但是將要進(jìn)行掃描的解剖結(jié)構(gòu)A可能沒(méi)有與中部開(kāi)口 20的縱軸Ae對(duì)齊(圖8)，例如，原因在于:解剖結(jié)構(gòu)A的縱軸Aa與病人的身體的縱軸A P中心線(xiàn)偏離地設(shè)置。在上述兩種情況(即，圖7和圖8的情況)下，由于掃描臺(tái)通常安裝到固定基座，并且包括僅適于沿Z方向運(yùn)動(dòng)的病人支撐平臺(tái)，因此會(huì)需要通過(guò)使病人在掃描臺(tái)上移動(dòng)(即，通過(guò)使病人在掃描臺(tái)的病人支撐平臺(tái)上向左或向右移動(dòng))而使病人相對(duì)于CT成像系統(tǒng)5的中部開(kāi)口 20改變位置。然而，病人在掃描臺(tái)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(wú)意識(shí)的或身體殘疾或年長(zhǎng)者，可能難以使病人在掃描臺(tái)上改變位置。此外，掃描臺(tái)的病人支撐平臺(tái)通常非常狹窄，從而可能限制病人在掃描臺(tái)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(duì)于圓環(huán)體10的中部開(kāi)口 20的縱軸沿著X軸移動(dòng)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(tái)上改變位置。
[0016]使適用于對(duì)病人進(jìn)行掃描的電動(dòng)掃描臺(tái)的長(zhǎng)度最小化
[0017]已認(rèn)識(shí)到，可能會(huì)期望使得適用于使用CT成像系統(tǒng)5對(duì)病人進(jìn)行掃描的電動(dòng)掃描臺(tái)的長(zhǎng)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(tǒng)5和電動(dòng)掃描臺(tái)相關(guān)的各個(gè)軸線(xiàn)，為此，參見(jiàn)圖1，“X軸”將被視為平行于地板延伸的軸線(xiàn)，“Y軸”將被視為垂直于地板延伸的軸線(xiàn)，“Z軸”將被視為平行于圓環(huán)體10的中部開(kāi)口