X射線儀的製作方法

2023-12-04 22:10:11

專利名稱：X射線儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種X射線儀，具有一個安裝在一個支架上的、可圍繞一個迴轉點旋轉的C形臂，一個X射線源和一個X射線探測器安裝在所述C形臂上面。
背景技術：
通過這種型式的X射線儀，可以從一系列從不同投射角拍攝的一個病人身體部位的二維投影中重現三維圖像。三維成像的前提條件通常是:一個沿軌跡運動並且圍繞一個固定的迴轉點(旋轉軸)旋轉的等中心的C形臂。等中心的特徵在於，X射線的中心射束始終通過迴轉點。但是，等中心的C形臂在質量分配方面以及基於其相對較高的重量而具有許多缺點，因此，在二維成像時經常使用比等中心的C形臂短的非等中心的C形臂。在DE10003524A1中建議一種X射線儀，在所述X射線儀中，為了藉助在校準的範疇內算出的C形臂的位置來拍攝二維投影，在一個校準模式中製作一個幻影的一系列二維投影，從二維投影中生成三維圖像數據組。在DE102008062030A1中曾介紹，在一個包括一個非等中心的C形臂的X射線儀中一個目標的成像區沿一個橢圓軌跡被環繞，目標的體積區藉此明顯地受到限制。如果想避免這個缺點，需要水平或豎直移動C形臂。

發明內容
本發明要解決的技術問題是，提供一種包括非等中心的C形臂的X射線儀，所述X射線儀適用於三維成像。為了解決上述技術問題，在本文前言所述類型的X射線儀中按照本發明規定，C形臂可以沿著圓形軌跡旋轉，所述圓形軌跡的半徑相當於C形臂的半徑與X射線探測器的半個寬度之和。在傳統的X射線儀中，只有當X射線儀具有等中心的C形臂時，才能進行三維成像，但是，所述C形臂由於要求重力平衡要比非等中心的C形臂明顯更大和更重。本發明的理論依據是，如果一個非等中心的C形臂沿著一個有別於C形臂的圓弧形狀的圓形軌跡旋轉，也可以通過所述非等中心的C形臂完成三維成像。尤其要求，用於C形臂旋轉的圓形軌跡的半徑大於C形臂的半徑，圓形軌跡的半徑必須相當於C形臂的半徑加上X射線探測器的半個寬度之和。如果所述幾何條件得以滿足，則X射線的中心射束始終延伸經過C形臂的迴轉點。在該前提條件下可以從在不同投射角拍攝的多個二維圖像中生成一個三維圖像，同時重力平衡得以保證。在按照本發明的X射線儀中，優選，C形臂藉助一個滾動導軌安裝在一個支架上。所述滾動導軌可以實現精確控制地旋轉C形臂並使C形臂相對於X射線儀的支架定位。
在按照本發明的X射線儀中，滾動導軌包括側凹槽，支架的部件安置在其內。在這種結構形式中，C形臂包圍支架的部件，由此產生一種特別穩定的機械結構。
本發明的另一個擴展設計規定，所述C形臂內的側凹槽在所述C形臂的中心靠近所述C形臂的內側面設置以及在所述C形臂的外端部處靠近所述C形臂的外側面設置。所述側凹槽的位置在C形臂的厚度方向上可以變化，槽的位置變化是下述事實的結果，S卩，C形臂和C形臂沿其移動的圓形軌跡具有不同的半徑。C形臂的厚度，S卩，其在厚度方向(徑向方向)的延伸尺寸在這裡選擇為，使得導軌或側凹槽在所述C形臂的中心靠內以及在所述C形臂的外端部處靠外。
為了改善按照本發明的X射線的操作，可以規定，C形臂是重力均衡的。通過重力均衡可以降低或消除力矩，否側的話必須採取其它的應對措施。在這方面可以規定，C形臂在其外端部附近具有凹穴。通過這種方法可以實現降低質量，這對所要求的驅動能量方面有積極的作用。
在按照本發明的X射線儀中可以以這樣的方式達到重力均衡，S卩，凹穴與所述側凹槽鄰接，尤其是凹穴可以沿厚度方向設置在側凹槽旁，其中，凹穴要比側凹槽短。


下面將藉助實施例和附圖對本發明的其它優勢和細節進行說明。
圖1表示一個按照本發明的X射線儀；
圖2表示圖1所示的X射線儀處於第二位置；
圖3表示圖1所示的X射線儀處於第三位置；
圖4表示按照本發 明的X射線儀的C形臂以及X射線中心射束；
圖5至圖7表示圖1所示C形臂的橫截面；以及
圖8至圖10表示另一個實施例的C形臂的橫截面。
具體實施方式
圖1所示的X射線儀I包括一個安裝在支架2上的、可圍繞迴轉點3 (旋轉軸)旋轉的C形臂4，一個X射線源5和一個X射線探測器6安裝在所述C形臂上。一個X射線中心射束7從X射線源5延伸至X射線探測器6。
C形臂4是藉助一個沒有詳細示出的滾動導軌8固定在支架2上。C形臂4通過旋轉可以進入不同的位置，從而可以分別製作一個檢查對象的二維圖像。隨後可以利用這些單個的二維圖像製作三維圖像。
圖2示出了 C形臂4沿順時針方向從圖1所示位置轉出後的X射線儀，與此類此，圖3示出了 C形臂4沿逆順時針方向從圖1所示位置轉出後的X射線儀中。從中可以看出，與C形臂4當時的位置無關地，X射線中心射束7始終穿過C形臂4的迴轉點3。因此，該X射線儀I具有與一個包含等中心的C形臂的X射線儀相同的性能。由於其造型，X射線儀I的C形臂4不是等中心的，但是，通過導軌的特殊設計結構可以實現，X射線中心射束7始終穿過C形臂4的迴轉點3。因此，可以利用單個的、在C形臂4處於不同位置拍攝的二維圖像隨後製作三維圖像。
圖4顯示的是，不管C形臂4處於什麼位置，X射線中心射束7始終穿過C形臂4的迴轉點3，因此，替代一個等中心的C形臂可以使用一個非等中心的C形臂。但是，與一個等中心的C形臂相比，非等中心的C形臂在重量方面具有優勢。
下面對支架2上的C形臂4的導軌進行解釋。在圖1中示出了在C形臂4上的一個圓弧9，所述圓弧說明的是一個槽的位置，藉助該槽所述C形臂4在支架2上導引移動。在圖1中可以看出，圓弧9在C形臂4的中心靠近其內側面延伸。在C形臂4的設有X射線源5和X射線探測器6的外端部處所述圓弧9靠近C形臂4的外側面延伸。圖5至圖7顯示的是C形臂4的橫截面圖。圖5顯示的是沿圖4所示的V-V線的剖開示出的剖面圖，與此相應地，圖6顯示的是沿V1-VI線剖開示出的剖面圖以及圖7顯示的是沿圖4所示VI1-VII線剖開示出的剖面圖。圖5中所示的C形臂4的橫截面基本上呈C形，與C形臂4的中間段10平行設置的是側凹槽11，處於已安裝狀態時滾動導軌處於所述側凹槽內，通過該滾動導軌所述C形臂4可旋轉地支撐在支架2上。在圖5中，側凹槽11毗鄰所述中間段10。圖6顯示的是C形臂4沿V-VI線剖開示出的剖面圖。側凹槽11與圖5中所示的側凹槽相同，但是，在圖6所示的剖面圖中側凹槽11位於一個不同的位置，S卩，靠近中心。與此相應地，中間段12比圖5中的相應的中間段10要寬。圖7顯示的是C形臂4沿VI1-VII線剖開示出的剖面圖。在那裡，側凹槽11位於外側附近。與此相應地，中間段13比圖6中的相應的中間段12要寬。通過側凹槽11不同的徑向位置可以達到的效果是，儘管圓弧形C形臂的半徑小於旋轉運動的半徑，但是X射線源5、X射線探測器6以及進而X射線中心射束7始終延伸穿過C形臂4的迴轉點3。由於滾動導軌7在C形臂4內的位置可以變化，非等中心的C形臂4的旋轉可以被轉換成 等中心的旋轉。在圖7中可以特別清楚地看出，運動相當於沿著一個圓形軌跡旋轉，所述圓形軌跡的半徑相當於C形臂的半徑與X射線探測器6的半個寬度之和。圖8，圖9和圖10顯示的是第二實施例的C形臂14的橫截面，所示橫截面如圖5至圖7中所示橫截面一樣處於相同的位置。C形臂具有最佳的重量分布。在圖8中示出的C形臂14在橫截面形狀方面相應於圖5所示的C形臂4的橫截面。在圖9中可以看出，C形臂14有一個凹穴15，所述凹穴是在側凹槽11和C形臂14的中間段16之間形成。基本上呈矩形的凹穴15比側凹槽11短。C形臂14的質量和出現的轉矩通過凹穴15得以降低。最後，在圖10中可以看出，在C形臂14的外端部附近的凹穴15的寬度大於圖9中所示出的橫截面圖中的寬度。C形臂14的總重量通過凹穴15得以降低，操作和驅動也由此變得簡單。儘管通過所述優選的實施例對本發明進行了詳細的說明，但是本發明並因此而局限於所公開的實施例，只要不脫離本發明的保護範圍，本領域專業人士也可以從中推導出其它的變型方案。
權利要求
1.一種X射線儀，具有安裝在支架上的、可圍繞迴轉點旋轉的C形臂，X射線源和X射線探測器安裝在所述C形臂上，其特徵在於，所述C形臂(4，14)可以沿著圓形軌跡旋轉，所述圓形軌跡的半徑相當於所述C形臂(4，14)的半徑與所述X射線探測器(6)的半個寬度之和。
2.根據權利要求1所述的X射線儀，其特徵在於，所述C形臂(4，14)基本上設計為圓弧形狀。
3.根據權利要求1或2所述的X射線儀，其特徵在於，所述C形臂(4，14)藉助滾動導軌安裝在支架(2)上。
4.根據權利要求3所述的X射線儀，其特徵在於，所述滾動導軌(8)包括側凹槽(11)，所述支架(2)的部件安置在所述側凹槽內。
5.根據權利要求4所述的X射線儀，其特徵在於，所述C形臂(4，14)內的側凹槽(11)在所述C形臂(4，14)的中心靠近所述C形臂(4，14)的內側面設置以及在所述C形臂(4，14)的外端部處靠近所述C形臂(4，14)的外側面設置。
6.根據前述權利要求中任一項所述的X射線儀，其特徵在於，所述C形臂(4，14)是重力均衡。
7.根據前述權利要求中任一項所述的X射線儀，其特徵在於，所述C形臂(4，14)在其外端部附近具有至少凹穴(15)。
8.根據前述權利要求中任一項所述的X射線儀，其特徵在於，所述凹穴(15)與所述側凹槽(11)鄰 接。
全文摘要
本發明涉及一種X射線儀，具有安裝在支架上的、可圍繞迴轉點旋轉的C形臂，X射線源和X射線探測器安裝在所述C形臂上，其特徵在於，所述C形臂(4，14)可以沿著圓形軌跡旋轉，所述圓形軌跡的半徑相當於所述C形臂(4，14)的半徑與所述X射線探測器(6)的半個寬度之和。
文檔編號A61B6/03GK103190925SQ201210599368
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月13日 優先權日2011年12月13日
發明者R·格勞曼 申請人:西門子公司