多模态成像系统的旋转门架

摘要

本发明涉及一种多模态成像系统(1)，所述系统(1)包括固定门架(2)和旋转门架(8)。所述固定门架(2)支持第一成像模态。所述旋转门架(8)通过至少三个安装点(10)连接至所述固定门架(2)并支持第二成像模态。所述旋转门架(8)选择性地包括旋转框架(16)和至少三个安装点(10)，所述至少三个安装点(10)将所述固定门架和所述旋转门架以成像配置安装在一起。所述至少三个安装点(10)包括至少一个铰链(14)，所述铰链(14)允许所述旋转门架围绕所述固定门架旋转成保养配置。

权利要求

1.一种多模态成像系统(1)，包括：

固定门架(2)，所述固定门架(2)支持第一成像模态；

旋转门架(8)，所述旋转门架(8)通过至少三个安装点(10)连接至所述固定门架(2)并支持第二成像模态，所述旋转门架(8)包括：旋转框架(16)；

用于将所述固定门架和所述旋转门架以成像配置安装在一起的至少三个安装点(10)；

所述至少三个安装点(10)包括至少一个铰链(14)，所述铰链(14)将所述旋转门架枢转地支撑于所述固定门架上以使所述旋转门架在操作配置和保养配置之间旋转。

2.根据权利要求1所述的系统(1)，其特征在于，所述至少三个安装点(10)包括可调安装支架(22)。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述可调安装支架(22)包括对准机构。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述铰链(14)定位成转动轴线位于所述旋转门架(8)的一侧上。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述至少三个安装点(10)包括两个铰链(14)。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述至少三个安装点(10)包括两个铰链(14)，每个铰链安装于所述旋转门架(8)的相反侧上，每个铰链与可选择性释放的销(44)相关联，所述可选择性释放的销(44)通过释放任一个铰链的销(44)使得所述旋转门架(8)在另一个铰链上旋转。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述旋转门架(8)还包括：附接至所述旋转框架(16)的一个或多个轮组件(24)，所述一个或多个轮组件(24)提供几乎恒定的支撑力。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述第一成像模态包括以下的一种：计算机X射线断层摄影术(CT)；

磁共振(MR)成像。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述第二成像模态包括以下的一种：正电子发射断层摄影术(PET)；

单光子发射计算机断层摄影术(SPECT)；和

超声波(US)。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的系统(1)，其特征在于，铰链轴承(42)和铰链销(44)之间的配合为紧密滑动配合。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的系统(1)，其特征在于，铰链轴承(42)的内径稍微大于铰链销(44)的外径，从而在所述铰链销(44)和所述铰链轴承(42)之间提供间隙。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的系统(1)，其特征在于，每个安装点(10)沿着坐标轴线的两个方向是可调的。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述至少三个安装点(10)的至少一个安装点沿着一个坐标轴线方向为灵活的并且在其余两个方向上受约束。

14.根据权利要求1至3中任一项所述的系统(1)，其特征在于，每个安装点约束了相对于坐标系统的两个轴线的平移移动并且提供了相对于所述坐标系统的一个轴线的灵活性。

15.根据权利要求1至3中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述安装点(10)中的至少一个包括闩锁机构(36)，所述闩锁机构(36)限制了所述旋转框架在两个方向上的平移移动并提供了在第三方向上的灵活性。

说明书

多模态成像系统的旋转门架

发明领域

[0001] 下述内容整体地涉及医疗成像。其在结合多模态系统和支持这些系统的门架时具有特定应用且将具体参考这些系统和门架来对其进行描述，该多模态系统包括X射线计算机断层摄影术(CT)、正电子发射断层摄影术(PET)、单光子发射计算机摄影术(SPECT)、磁共振(MR)和超声波(US)。然而，应理解，其还应用于其它使用场景并且不必须限于上述的应用。

背景技术

[0002] 诸如CT、PET、SPECT、MR和US的每个成像模态具有优点和缺点。例如，CT提供了解剖细节，但限于提供代谢或功能信息。PET提供了代谢或功能信息，但限于提供空间解剖细节。渐增地，将成像模态组合以提供两种成像模态的优点。组合了两种或更多种成像模态的多模态系统通常利用单独门架来实施每种成像模态。每个门架包括模态用的检测器和/或电子设备。门架通常为可分离的，以提供维护的简便性，但可为彼此连续的以便于图像配准和患者移动穿过两种模态的成像区域。

[0003] 例如，在CT/PET系统中，床或长凳支撑患者，此时该床首先移动穿过CT门架，然后穿过PET门架。CT门架包括X射线摄像机或检测器。PET门架包括检测伽马光子发射的检测器。不同的模态使用不同的检测器类型。然而，门架的等中心沿着中心轴线对准以便于每种模态或两种模态的组合所产生的图像的配准。另一个实例包括MR/PET。MR系统的门架包括各种线圈，诸如主磁体、梯度线圈和RF线圈。MR系统还包括冷却机构，诸如管材，该管材使将这些线圈冷却至超导温度的冷冻制冷剂循环。

[0004] 为便于维护，门架通常为可分离的。例如，在一些CT/PET系统中，较重的CT门架被固定，并且较轻的PET门架置于一组精确导轨上，该精确导轨使PET门架滑动远离CT门架以进行保养。精确导轨被设计用于提供精度、可重复性和使用的简便性。然而，处于打开位置的两个门架之间的距离受导轨的长度限制。导轨的长度受房间的大小和成本的限制。当不进行保养时，导轨还妨碍空间的其它用途。通常，处于打开位置的门架之间分配的距离使得保养笨拙。用于保养设备的设备必须升高于导轨上方，并且人员必须在门架之间的空间范围内作业和移动。

[0005] 此外，当导轨或位于地板上的滑动机构之间存在有大高度差异时，导轨的使用使等中心的对准复杂化，这些等中心处于患者床或长凳的相对高度。该差异被悬臂式患者支撑件上的动态加载以及热变化被恶化。

发明内容

[0006] 以下内容公开了一种多模态成像系统的新型和改善的旋转门架，该旋转门架解决了上文所提及的问题和其它问题。

[0007] 根据一个方面，多模态成像系统包括固定门架和旋转门架。固定门架支持第一成像模态。旋转门架通过至少三个安装点连接至固定门架并支持第二成像模态。旋转门架选择性地包括旋转框架和至少三个安装点，该至少三个安装点将固定门架和旋转门架以成像配置安装在一起。至少三个安装点包括至少一个铰链，该铰链允许旋转门架围绕固定门架旋转成保养配置。

[0008] 根据另一个方面，PET/CT成像系统包括固定门架和旋转门架。固定门架包括多个检测器和电子电路，这些检测器检测X射线，该电子电路将所检测的X射线转换成图像。

[0009] 旋转门架通过至少三个安装点连接至固定门架。旋转门架包括旋转框架、安装至旋转框架的多个检测器、电子电路和至少三个安装点，该检测器检测发射的伽马光子，该电子电路将所检测的发射伽马光子转换成图像。该至少三个安装点包括铰链。

[0010] 根据另一个方面，PET/CT成像系统包括CT门架、PET门架和铰链组件。CT门架限定具有等中心的轴向CT孔。PET门架包括环形PET检测器阵列，该环形PET检测器阵列限定了具有等中心的轴向孔。铰链组件(14)将PET门架枢转地支撑于CT门架上以在(a)操作位置和(b)保养位置之间旋转，在所述操作位置中，环形PET检测器阵列设置于轴向CT孔中，其中PET和CT等中心通常对准，在所述保养位置中，PET门架围绕铰链组件远离CT门架旋转以便于接近CT和PET门架以进行保养。

[0011] 一个优点是利用更多的开放空间来改善了门架的可保养性。

[0012] 另一个优点是接近每个门架的简便性。

[0013] 另一个优点是接近选项的灵活性。

[0014] 另一个优点是等中心对准的简便性。

[0015] 另一个优点包括减小的地板空间需求。

[0016] 本领域的技术人员在阅读和理解下述详细描述后将理解更进一步的优点。

附图说明

[0017] 本发明可采取各种部件和部件的布置，以及各种步骤和步骤的布置的形式。附图仅出于说明优选实施例的目的，并且不应解释为限制本发明。

[0018] 图1示意性地示出了具有处于打开位置且具有两个铰链的旋转门架的多模态系统的一个实施例的透视图。

[0019] 图2示意性地示出了具有旋转门架和支撑轮组件的多模态系统的一个实施例的透视图。

[0020] 图3示意性地示出了支撑轮组件的一个实施例的剖视图。

[0021] 图4示意性地示出了具有单个松散铰链，任选地两侧处的两个松散铰链和至少三个安装点的多模态旋转门架系统的一个实施例的透视图。

[0022] 图5示意性地示出了图4所示的旋转门架的实施例的不同透视图，其中检测器为简化说明被移除。

[0023] 图6A示意性地示出了闩锁机构的一个实施例的透视图，并且图6B示意性地示出了闩锁机构的该实施例的剖视图。

具体实施方式

[0024] 参考图1，该图示意性地示出了具有处于打开位置的旋转门架的多模态系统1的实施例。多模态系统1包括用于每种模态的门架。模态包括CT、MR、PET、SPECT、US等。该系统包括示出无盖的固定门架2。固定门架固定于静止位置并且在等中心所位于的门架的轴向中心包括孔开口3。受试者在成像期间通过患者支撑件、床或长凳(未示出)移入孔开口中。固定门架包括附接至固定框架5的检测器4。固定门架2的静止位置可以利用地板安装件6来保持。固定门架实施诸如CT、MR、PET等的模态。对于固定门架的模态的选择涉及考虑重量、尺寸和其它要素。例如，在MR门架中，线圈和线圈冷却机构的重量有利于静止的或固定的门架。CT门架包括摄像机或检测X射线的检测器、X射线管和油基冷却系统、转动门架，和用于使门架以高速转动的电动机，该电动机还具有相当大的重量。PET门架包括在圆周上围绕等中心或孔的多个检测器。PET检测器的重量和性质允许固定的门架或旋转的门架。安装于固定门架和旋转门架上的电路的数量、尺寸、位置和性质取决于所实施的模态。

[0025] 系统包括旋转门架8，该旋转门架8通过至少三个安装点10附接至固定门架以相对于3个正交轴线设定其位置和取向。在所示的实施例中，示出了四个安装点。两个安装点包括固定安装点12，并且两个安装点包括铰链14。旋转门架8沿着门架的一侧上的轴线旋转。铰链或铰链组件、多个铰链或多个铰链组件可安装于任一侧上。旋转门架包括框架16，框架
16在构造上为刚性的。将旋转门架的所实施模态的检测器18，诸如多个PET检测器或环形PET检测器阵列，附接至框架16。旋转门架检测器限定了具有旋转门架等中心的患者接收孔。受试者在成像期间通过患者支撑件(未示出)移入孔中。将用于实施第二模态的电路20附接至框架。电路20的数量、尺寸和性质对于在旋转门架上实施的模态是特定的。在所示的实施例中，旋转门架打开约90°或更大以便于接近两个门架。可设想其它尺寸的开口度，但地板空间限制可能限制旋转门架的弧形。此外，无硬件保留在地板上，诸如导轨。处于打开或保养位置的旋转门架还提供了对旋转门架和固定门架的随时接近。不存在需跨越或升高设备的导轨或其它部件。旋转门架的转动轴线可为可更适合成像室的布局的任一侧。

[0026] 安装点10包括支架22，支架22为可调整的。在初始设置和校准期间，当旋转门架处于闭合位置时，支架可被调整以使固定门架2和旋转门架8的等中心对准。调整机构，诸如机器螺杆，提供了精确调整。例如，在CT/PET系统中，CT检测器位于固定门架上，并且PET检测器位于旋转门架上。支架用于使PET检测器的等中心与CT检测器的等中心对准。铰链组件将PET门架枢转地支撑于CT门架上以在操作位置和保养位置之间旋转，在所述操作位置中，PET检测器设置于等中心通常对准的轴向CT孔中，在所述保养位置中，PET门架围绕铰链组件旋转远离CT门架以便于接近门架进行保养。

[0027] 图2示意性地示出了多模态系统1和具有支撑轮组件24的旋转门架8的一个实施例的透视图，其中电路为简化说明未示出。旋转门架可包括一个或多个支撑轮组件。支撑轮组件24连接至旋转框架16，并且为了最小化施加于固定门架框架5上的负载，当旋转门架附接至固定门架时，以及当该旋转门架从侧部的安装点释放，特别地处于打开的开放位置时，提供了支撑。轮组件提供了几乎恒定的力，即使轮组件在不平整地板上移动。

[0028] 图3示意性地示出了支撑轮组件的一个实施例的剖视图。轮组件24包括通过可移动销28连接的支撑轮26，该可移动销28使轮能够围绕垂直轴线转动。尽管此处示出了旋转支撑轮26，但确定可能的是使用非旋转支撑轮。轮组件包括固定块30，固定块30附接至框架16。轮组件包括弹簧32，弹簧32通过调整帽34调整以提供几乎恒定的力。帽和块之间的螺纹使弹簧的压缩能够进行调整。可设想其它轮组件，诸如空气悬架组件等。支撑轮组件设计用于将最小负载施加至固定门架2，并且确保支撑力接近于标称值，即使当旋转门架被打开时地板沿着轮移动的轨迹为不平的。弹簧的收缩和伸展吸收力，该力可以其它方式传送至可能不利地影响等中心的校准和对准的铰链。

[0029] 图4示意性地示出了具有松散铰链的多模态旋转门架系统的一个实施例的透视图。该系统包括三个安装点10。安装点位于旋转门架的大约3点钟、6点钟和9点钟位置。6点钟位置的安装点是固定安装点。3点钟位置和9点钟位置的安装点各自包括固定安装点和铰链机构。固定安装点仅在旋转门架处于闭合位置时操作。在该实施例中，电子电路20位于9点钟固定安装点的前方。电子电路20的数量、尺寸、位置和性质取决于所实施的模态。在这个实施例中，铰链销的外径稍微小于轴承孔的内径。在操作位置处，旋转门架8通过三个固定安装点附接至固定门架2，铰链销和铰链轴承之间在设计上仍存在间隙。在旋转门架8通过脱开三个固定安装点而从固定门架2分离之后，铰链将接合以便于旋转。铰链仅在打开的开放位置支撑和约束旋转门架8。固定安装点在闭合位置，即操作位置，将旋转门架闩锁至固定门架。旋转门架可沿着一侧轴线或另一侧轴线旋转打开，并且通过从一侧移除铰链轴销在任一方向上打开，诸如左至右或右至左打开。在打开位置，仅一个方向是可操作的。在替代实施例中，铰链14在工厂或客户现场安装于一侧上或另一侧上以仅在所选择的单侧上打开。安装点在闭合位置操作以使旋转门架8的等中心与固定门架2的等中心对准。多个支撑轮组件24被示出并连接至框架16。

[0030] 图5示意性地示出了图4所示的旋转门架8的实施例的不同透视图，其中检测器为简化说明未示出。6点钟处的固定安装点被示为具有闩锁机构36。固定安装点将旋转门架8的框架16附接至固定门架2的框架5。至少三个安装点10包括3点钟位置处的铰链14，任选地9点钟位置处的另一个铰链14，和9:00、6:00和3:00的固定安装点处的三个锁闩36。安装点被构造用于提供移动在坐标轴线的一个方向上的灵活性和在其它两个方向上的约束性。例如，9:00的锁闩36提供了在X方向上的灵活性并约束了在Y方向和Z方向上的移动。6:00的锁闩提供了在Y方向上的灵活性并限制了在X方向和Z方向上的平移。锁闩利用诸如销38和板弹簧40的机构以提供在正交于板弹簧的平面的方向上的灵活性，并约束在其它两个方向上的移动。

[0031] 铰链14包括可转动地安装销44的轴承42。在一个实施例中，销和轴承之间的配合为紧密滑动配合，诸如图1和图2所示的实施例的铰链。在另一个实施例中，轴承的内径稍微大于匹配的销的外径，使得该销可在轴承内轻微地移动，诸如图4和图5所示的实施例的铰链。当旋转门架8处于打开的开放位置时，松散配合铰链接合以约束旋转，其中所述至少三个固定安装点脱开。在操作位置处，旋转门架8通过至少三个固定安装点10附接至固定门架2，其中铰链轴承和铰链轴销之间仍存在间隙。

[0032] 图6A示意性地示出了闩锁机构的一个实施例的透视图，并且图6B示意性地示出了闩锁机构的该实施例的剖视图。锁闩36包括圆柱形销38和板弹簧40。销38安装于固定位置。在一个实施例中，销包括调整机构，诸如机器螺杆(未示出)。在闭合位置，旋转门架将销38移入板弹簧的接收孔中。板弹簧提供了在示为X方向的一个方向上的灵活性，但约束了在Y和Z方向上的移动。销被夹持在孔中以将旋转门架保持在闭合位置。

[0033] 应理解，某些结构和/或功能特征连同本文所介绍的特定说明性实施例被描述为并入所限定的元件和/或部件。然而，可设想的是，这些特征对于相同或类似益处在适当情况下也可同样地并入其它元件和/或部件。还应理解，示例性实施例的不同方面可选择性地适当用于实现适于所需应用的其它替代实施例，其它替代实施例从而实现其中所并入方面的相应优点。

[0034] 还应理解，本文所描述的特定元件或部件可具有其经由硬件、软件、固件或它们的组合适当地实施的功能性。此外，应理解，本文所描述的并入在一起的某些元件在适当的情形下可为单独元件或以其它方式分开。类似地，描述为通过一个特定元件执行的多个特定功能可通过多个不同元件来执行，这些不同元件独立地起作用以执行单独功能，或某些单独功能可通过一致起作用的多个不同元件来分开和执行。另选地，本文以其它方式描述和/或示出为彼此不同的一些元件或部件在适当情况下可物理地或在功能上组合。

[0035] 简而言之，本说明书已经参考优选的实施例阐明。显然，在阅读和理解本说明书后将对他处出现修改和变更。本发明旨在被解释为包括所有此类修改和变更，只要它们落入所附权利要求书或其等同物的范围。也就是说，将理解，各种上面公开的和其它特征和功能或其替代物可根据需要组合成许多其它不同系统或应用，并且还将理解，其中各种当前无法预料或无法预期的替代物、修改、变型或改善可通过本领域的技术人员随后做出，这些类似地旨在由下述权利要求书所涵盖。