CN1143898A - 具有台架支轴和移动控制的层析x射线照相装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种改进的便携式层极X射线照相装置(10)。其中，在扫描过程中，各种层析X射线照相部件(12)相对于一个静止病人的横向运动由一个机械式的移动机构(70)精确控制。该机构(70)又与一个电气机械装置(94)连接，用于同时测量和监测该移动量。

Description

具有台架支轴和移动控制的层析X射线照相装置

相关的申请

与本申请相关的申请为申请人为吉尔伯特·W·麦克纳(GilbertW.Mckenna)、名称为“层析X射线照相扫描装置”的美国专利申请08/193,783号(代理人卷号为ANA-30号)，申请人为吉尔伯特·W·麦克纳和罗纳德·E·斯温(Ronald E.Swain)名称为“适用于所有物理现象、具有回转中心的层析X射线照相扫描仪”的美国专利申请08/193,696号(代理人卷号为ANA-31号)和申请人为吉尔伯特·W·麦克纳、名称为“稳定的、悬臂式的病人外伤处理用台面装置”的美国专利申请08/193,782号(代理人卷号为ANA-58号)。所有上述专利申请同时提交，并都已转证给本受让人。

发明领域

一般，本发明涉及各种层析X射线照相装置。更具体地说，涉及一种便携式装置，该装置用于支承和使一个层析X射线照相台架组件相对于一个静止支承运动，该静止支承是用以支承要扫描的物体的。以使该台架组件可以作与该静止支承平行的、有限制的、精确可控和可测量的横向移动，并且使该台架组件还可相对于要扫描的该物体作有限制的、精确可控的倾斜。

发明背景

本发明是对各种便携式的层析X射线照相装置和螺旋形扫描层析X射线照相装置的一种改进。例如在下面二个美国专利中进行了说明的便携式层析X射线照相装置。该二个美国专利中一个是4,928,283号，在1990年5月22日授权给伯纳德·M·戈登(Bernard M.Gordon)，名称为“层析X射线照相装置”，并已转证给本受证人，另一个5,109,397号在1992年4月28日授权给伯纳德M.戈登等人，名称为“具有横向运动补偿的层析X射线照相装置”，也已转证给本受让人。所述螺旋形扫描层析X射线照相装置在诸如由西门子AG公司提出申请，1988年8月11日公开的德国实用新型专利申请G8703190.6中进行了描述。这里引入全部三个文件供参考。

各种层析X射线照相装置多年来一直用于产生通过各种物体的横截面切片的图象，并且特别适用于作为辅助诊断。各种C.T.(计算机辅助轴向层析X射线照相法)扫描装置通常包括一个台架组件。该台架组件包括一安装于并在一个台架框架内转动的圆盘。在各种第三代机器中，该圆盘支承着多个X射线图象生成部件。这些图象生成部件包括一个X射线源和多个在一个静止框架内转动的X射线检测器。在各种第四代机器中，多个X射线检测器以相等的角度固定在该静止框架的周围，而该X射线源与该圆盘一起，相对于该多个检测器转动。在这二种形式的装置中，该X射线源可提供各种周期性的X射线脉冲，或者，另一种可供选择的方案是，提供连续被(CW)的X射线。正常情况下，该台架的圆盘转动一个360°的一整转，因此固定在该圆盘上的各种图象生成部件转过许多增量位置。在该许多增量位置上，该多个检测器读出一组读数的相应序列(称为“视像”)。在每一个采样周期中，沿着通过该物体的不同路径所吸收的光子数目是在采集每一组读数过程中沿着通过该物体的不同路径中的每一个路径的该物体各个部分吸收特性的函数。该每一个采样周期形成一个视像或一组读数。这样，通过放在多个X射线路径的公共回转平面内的一个物体的某一部分可以得到多个视像(以后该公共回转平面称为“扫描平面”)。多个检测器产生相应的多个模拟信息信号。该多个模拟信息信号代表了在每一个采样周期或投影视像过程中，该多个检测器检测的X射线通量。

一般，利用一种背景投影处理技术，对从360°回转的所有视像，即通过在该扫描平面内360°回转的所有增量角度位置采集的多个X射线检测器的输出模拟信息信号进行处理，可以产生该暴露在X射线下的物体内部结构的切片的一个图像。在一些CT扫描仪中，当进行扫描时，可以移动病人的支承装置，以便进行螺旋形扫描，增加被扫描的体积。

CT扫描的一个重要的问题是在整个回转和多次扫描及多个病人的过程中，始终保持该多个层析X射线照相部件与病人精确地和一贯地对准。对不准或有移动将对整个扫描的数据产生负面影响。为了处理这个问题，先前技术的CAT扫描装置的制造厂家一般是生产一种非常大和笨重的机器。该机器包括一个沉重的用于支承该多个层析X射线照相部件的台架组件。这个重量的运作需要在该装置的其余部分上加一个附加质量，并且一般后者也是整体很大的装置。至少支承着该X射线源的回转圆盘一般是可转动地支承在一个笨重的，经过精加工的支承组件中。为了支承该台架组件和多个层析X射线照相部件，要设置一个非常庞大而笨重的支承装置。这些非常庞大笨重的装置有助于使振动和其他各种横向机械运动减至最小。这种振动和横向机械运动，例如，可以是彼此相对运动的各个零件之间的磨损产生的。

制造这些庞大而笨重的装置也是非常昂贵的，而且一旦安放好和投入使用，就很难再改变位置。这些装置需要大量的地面空间，因此不能在空间受限制的环境中使用。这样，在例如，手术示范室内使用这些装置是不实际的。结果是一个外科医生不能很容易得到一个非常有说服力的数据采集诊断装置，而这些数据是非常有用的。或者不能容易地设置能将病人的运动减至最小的各种处伤处理装置。

这些机器的特大尺寸和质量的派生问题是不得不使台架组件固定，而安放病人的台面可动。因为该病人和安放病人的台面的重量一般比该台架组件及其各种回转部件的重量小得多。使用一个可动的安放病人的台面不仅可适当地将病人放置在相对于该固定的台架组件的理想的位置，使得可通过病人身体的一个选择部分进行扫描，而且在可以进行螺旋形扫描的机器的情况下，当该多个部件围绕着病人转动时，可以使病人作平行于各个层析X射线照相图象生成部件的回转轴线(称为“Z轴线”)运动。但是，根据这些各种不同要求得到的装置一般都是大、笨重、昂贵和很难改变位置的。这种装置需要大量的地面空间，因此不能用在各种空间受限制的环境中。这些装置的尺寸和重量造成的另一缺点是该装置各运动零件的磨损。另外，在重新放置一个可动的安放病人的台面以进行后续的扫描或螺旋形扫描的过程中，该安放病人的台面的运动动量在扫描过程中会使病人运动，从而造成扫描数据错误。当该安放病人的台面在扫描开始或结束时突然运动时，这个问题会特别尖锐地显示出来。

在德国实用新型申请G8703190.6号(上面已提到过)中提出了至少一个三维的CT扫描装置。在该装置中，各个层析X射线照相元件可以围绕一张静止的安放病人的台面，沿着一条螺旋形路径运动。如在该文件中所述那样，一个转动的圆环支承着X射线源和一个X射线接收装置。该转动圆环带有一个螺旋纹丝杆。在扫描过程中，当该转动圆环在一个壳体内转动时，该圆盘同时平行于该安放病人的台面运动。这样，该圆环可以沿着该安放病人的台面长度作螺旋运动，因此可以测量一个相当高的三维体积。在一次三维扫描过程中获得的数据可以重构多个大容量的图象。然而，该转动圆环的运动局限于螺旋运动，因此，该装置只能作三维扫描。此外，虽然该专利宣称，即使由该圆环建立的扫描平面不能倾斜，根据装置的设计，该装置也能根据在扫描过程中获得的数据，对于任意一个转动圆盘的理论倾角(层角度)，在三维扫描过程中重构一种图象。但是，这就要求该圆环能在一个大距离上，平行于该安放病人的台面作横向移动。例如，为了得到相当于45°倾斜角的数据，该转动圆环横向移动的距离要等于该X射线源与多个检测器之间的距离，这样就把病人在长时间内暴露在过量的X射线照射之下。另外，该圆环显得不必要的庞大和笨重。因此，该装置作为一种便携式的装置是不实际的。

美国专利4,928,283号(戈登提出的)所述的便携式层析X射线照相装置提供了一种具有高度机动性的装置，它是在目前的技术水平下的一个巨大的改进。该多个层析X射线照相部件支承在一件结构上，该结构同时也支承着一个可取下的安放病人的台面。该台架组件可在一个第一位置和一个第二位置之间运动。在该第一位置处，该安放病人的台面放在该台架内，并可时放置在该安放病人的台面上病人进行扫描。在该第二位置处，该台架组件的方向与该第一位置成90°，因此可以比较容易移动和放置该台架组件。该台架组件可以倾斜。该戈登提出的专利中的支承结构还提供了一个使该多个层析X射线照相部件围绕Z轴转动的装置，和一个当该多个层析X射线照相部件在该第一方向上定向时，可使该多个层析X射线照相部件沿着Z轴，相对于该安放病人的台面作直线运动的装置。因此，该专利宣称，该装置可作螺旋形扫描。

因此可说，戈登专利的装置是对先前技术的庞大得多而且基本上不能移动的各种层析X射线照相装置的一种改进。例如，采用戈登的装置，可将该层析X射照相装置放到病人身边，而不是相反。但是，该戈登专利的装置仍比理想的装置嫌大一些，机动性也嫌差一些，因为这个装置必定要包括用于该安放病人的台面的支承结构。另外，这个装置要求将一个病人转移至该特殊的可卸下的安放病人的台面上。在危急的情况下，例如在外科手术过程中或在急救情况下是禁止使用该装置的。此外，精确控制和测量该台架组件相对于病人的位置是一个难以捉摸的问题，因为减小该装置的总重量和质量会增加在扫描过程中当该多个层析X射线照相部件回转时该装置所受到的振动和机械噪声的量。

美国专利5,109,397(戈登等人提出)试图通过引入二个装置来克服便携式层析X射线照相装置所特有的一些问题。一个装置可在不同的增量角度位置提供误差信息。另一个装置可以补偿由各种模拟信息信号得出的数据。在1993年12月6日由伯纳德·M·戈登等人申请的，名称为“用于测量一个回转装置的几何尺寸、位置和运动参数的装置及方法”的美国专利申请08/162,653号(代理人卷号ANA-21号)中，说明了另一种形式的用于提供这种误差信息的测量装置。该美国专利已转化给本受让人。然而，通过更精确地控制和测量该多个层析X射线照相部件的位置和方向，来减少或消除各种便携式层析X射线照相装置的各种不对准误差仍然是所期望的。

希望通过提供一种具有移动和绕支轴转动控制的改进的层析X射线照相装置来对美国专利4,928,283(戈登提出)号所述的X射线装置进行改进，使得容易完成该多个层析X射线照相部件相对于一个静止的安放病人的台面进行精确定位。

发明的目的

因此，本发明的一般目的是提供一种层析X射线照相装置。该装置可以基本上减少或克服上述各种问题。

更具体地说，本发明的一个目的提供一种层析X射线照相装置。该装置带有一个用于在一个扫描过程中精确控制和测量该扫描平面相对一个静止病人的位置的装置。

本发明的另一个目的是提供一种便携式的层析X射线照相装置。该装置带有一个精确控制和测量该台架组件相对一个病人身体或手足的纵轴线的纵向位置的装置。

本发明还有一个目是提供一种便携式的层析X射线照相装置。该装置具有一个精确控制和测量该台架组件相对于病人身体或手足的纵轴线的倾斜状态的装置。

本发明还有一个目的是提供一种便携式层析X射线照相装置。该装置在病人在躺着或坐着的位置都可以使用。

本发明的再一个目的是提供一种便携式的层析X射线照相装置。该装置独立于病人支承装置。

具体地说，本发明的一个目的是提供一种便携式的层析X射线照相装置，其中，该台架组件相对该支承结构的横向移动由一个机械式的移动机构调节，该机械式移动机构又与一个电气机械装置连接，用于同时测量和监测该移动量。

本发明还有一个目的是提供一种便携式的层析X射线照相装置。该装置可以进行多次精确控制的、依先后次序排列的单个的X射线扫描或一次连续的螺旋式的扫描。

本发明其他一些目的以后将部分地清楚和部分地显现出来。因此，本发明包括具有将在下面的详细说明和附图中例示的结构、各种元件的组合和零件的布置。并且本发明的应用范围将在权利要求中指出。发明梗概

本发明包括一种层析X射线照相装置，其中，可通过将一个机械式移动机构与一个电气机械装置连接以同时控制和测量该移动量而精确地控制台架组件相对于一个静止病人的有限的横向运动。优选的方案是，该台架组件的支承结构包括一个安装在多个轮子上的二轮车状的装置。该装置可用于：支承一个可移动和绕支轴转动的台架组件，使该台架组件可相对于该病人和该支承结构作有限制的、精确控制的和监测的横向运动；并且该二轮车状的装置还可使该台架组件相对于病人的手足或身体的轴线作有限制的、精确控制的倾斜。结果得出的层析X射线照相装置很紧凑、容易移动、容易操纵，同时可产生高度精确和可靠的扫描数据。

附图的简要说明

为了更充分地理解本发明的本质和各种目的，可结合附图参阅下面的详细说明，其中：

图1为本发明的层析X射线照相装置的示意性透视图，它表示与一个单独的安放病人的台面的关系；

图2为图1所示的层析X射线照相装置和安放病人的台面的示意性端视图；

图3为图1所示的层析X射线照相装置和安放病人的台面的示意性侧视图；

图4为与图3相似层析X射线照相装置的示意性侧视图，但表示的是与一张病人用的椅子和手臂支承装置一起使用的情况；

图5为该机械式移动机构和有关的、用于测量和监测该移动量的电气机械装置的一个放大的、示意性的、部分剖开的等角视图，该机械式移动机构用于实现该台架组件的横向运动；和

图6为图1所示的层析X射线照相装置的一个放大的、示意性的等角侧视图，它表示图5所示的机械式移动机构与该层析X射线照相装置的关系，同时也表示本发明的倾斜控制机构。

附图的详细说明

图1-3表示一个层析X射线装置10。该装置一般包括一个环形的台架组件12。该台架组件12安装在一个可动的二轮车装置14上。如图2示意性表示那样，台架组件12包括一个静止的环形框架28和一个圆盘30。圆盘30在该环形框架28内转动，并支承着多个通常的层析X射线照相部件。该多个部件一般包括：一个X射线源、多个或一个由若干X射线检测器组成的阵列、一个电源和其他如在美国专利4,928,283号所述的部件。该多个X射线检测器的阵列放在直径方向与该X射线源相对的位置上。有关该台架组件另外一些细节可参见申请人为吉尔伯特·W·麦克纳，名称为“层析X射线照相装置”的悬而未决的美国专利申请08/193,783号(代理人卷号为ANA-30号)和共同申请人为吉尔伯特·W·麦克纳和罗纳德E·斯温，名称为“适用于所有物理现象、具有回转中心的层析X射线照相扫描仪”的美国专利申请08/193,696号(代理人卷号为ANA-31号)。这二个专利均已转让给本受让人，此处引入供参考。为了保持和将分布在该台架组件12的框架周围的各种部件隐藏起来，可以设置一个由X射线可以透过的材料(如图1示意性地所示)，例如聚碳酸酯塑料等制成的表皮或覆盖层24。该表皮或覆盖层24由许多分布在该台架组件圆周周围的带子或紧固件26固定在原位。还设置有用于使安装在台架组件12上的多个层析X射线照相部件转动的装置(没有示出)，例如在美国专利4,928,283号中所述的装置。

如图1和图2最清楚地表示的那样，一般二轮车装置14的形状为U形，它包括：一个横的底座16，二个向上突起的壁面20和22和一个将台架组件12支承在二个壁面20和22上的装置。该横的底座16支承在多个轮子18上，而该二个向上突起的壁面20和22可以是该底座16的延伸部分或固定在底座16上。可以用任何一种相当的多方向运动或滚动装置，例如由球和球窝组成的多个滚子代替多个轮子18。在一个优选实施例中，壁面20和22包括二个向内倾斜的下部(图2中可以最清楚地看出)。这样，壁面20和22与底座16一起构成了对于台架12的下半部的一个保护托架。该保护托架在该台架组件的外圆周壁面的一侧。一个或二个壁面20和22还包括一个台架移动机构70，一般如图1所示(更详细的在图5中表示)，其中该机构的一部分可以看见，为二个杆件80。该一个或二个壁面20和22还包括一个台架倾斜控制机构(图1和图2中看不见，但将在后面结合图6进行更详细的说明)。

为了参考的目的，图1-3还表示了一个单独的、可动的X射线可透过的安放病人的台面40。该台面一般包括一个横的底座42。该底座42支承在多个轮子44上，与二个直立的支承件46组合。该二个支承件46以其二个下端支承在底座42上。二个支承件46，在其最上端的顶面处再支承着一个台面装置48。然而，应当理解，安放病人的台面40可以是静止不动的。在这种情况下，不需要轮子44、而对本发明的该层析X射线照相装置的工作不会有任何影响。在一个优选实施例中，二个直立的台面支承件46可以包括二个伸缩管子或一个相似的装置。利用该二个伸缩管子或一个相似的装置，通过一个通常的自动或手动装置可以很容易和独立地调整台面装置48的尾端和头端在地板以上的高度。这种台面高度调节装置使将病人放置在该层析X射线照相装置的中心的工作容易进行，如在图2中可以最清楚地看出那样。在图2中，病人支承件56的虚线外形，如下面所述，表示该台面处在升高的位置。在另一个优选实施例中，如图2所示，台面装置48可以包括二个在横向延伸、侧面有槽或轨道的零件52和54及一个平的或曲线形的病人支承件56。该病人支承件56可以沿着其横向边缘与二个零件52和54的二条槽可滑动地配合。该放置病人的台面40包括一个连接机构，一般在图3中用58表示。这种与本发明的层析X射线照相装置组合使用的安放病人的台面，在申请人为吉尔伯特w·麦克纳，名称为“一种稳定的、悬臂式病人外伤处理台面装置”的悬而未决的美国专利申请08/193,7882号(代理人卷号为ANA-58号)中作了说明。该专利已转证给本受让人，这里引人供参考。

这样，在准备进行一次CAT扫描时，从图1和图3可以最清楚地看出，载有台架组件12的二轮车14和台面40的一端一起运动，并由机构58连接。假如需要的话，可将台面装置48升高至理想高度，使与台架组件12对中。然后，将载有要扫描的病人的病人支承件56滑动推入台架组件12的内部环形区域，以便给病人定位。在本发明的装置中，一旦这样从一开始就将病人相对于该层析X射线照相装置定位，病人或安放病人的台面就不需要再运动了。而相反，为了产生对于大量和螺旋形扫描成像所需要的一系列X射线数据，一般，该台架移动机构70可使台架组件12沿着该安放病人的台面作有限制的、可控制的横向移动。因此，在本发明的一个实施例中，通过使该台架组件相对于病人作增量式的、精确测量的、多个离散的位移，而一步一步地进行X射线图象生成。该台架的离散位移是通过简单地和重复地使该台架移动机构动作而实现的。在本发明的另一个实施例中，通过使该台架移动机构动作，让该台架组件作逐渐地、连续的和精确测量的横向移动，可使X射线图象生成作为一种螺旋形扫描连续地进行。这时，该层析X射线照相装置工作，而该圆盘30在该环形框架28内转动。虽然，例如图1所示的那种安放病人的台面特别适合于使用本发明的装置进行CAT扫描，但是，如上所述，不能认为本发明仅限于上述的安放病人的台面40组合使用。应当理解，本发明的该层析X射线照相装置可以与其他各种形式的安放病人的台面和其他各种形式的病人支承装置，例如图4所示的椅子一起使用。

图4表示本发明的该层析X射线照相装置的另一种应用，其中，各种相应的数字再次表示各种相应的零件。如图4所示，在二轮车14上安装着一个手足支承装置60。该装置60包括一个支承一个搁放手足的平台64的框架62。这样设计的层析X射线照相装置适合于在一个病人手足部位，例如一个手臂上进行多次CAT扫描，这时病人坐在或向后横靠在二轮车14上。

图5表示本发明的台架机构的一个放大的、部分剖开的视图。优选的方案是，将一对相同的台架移动机构70分别放入或固定在二轮车14的该二个壁面20和22上，如下面所述。这里，为了表示方便，图5中的所示的一个台架移动机构沿着其一侧固定在底部或表面72上。每一个台架移动机构70一般包括一个加长的滚珠丝杠74，它与驱动装置例如，一个可反转的驱动步进电机76连接；和一个与滚珠丝杠74配合作用的移动件78，例如一个滚珠螺母。该移动机构70与该台架组件12连接。移动件78用于沿着一条轨道作二个方向的运动。该轨道一般由滚珠丝杠74形成。该运动轨道的长度比二轮车14的宽度小一些。滚珠丝杠74和相应的移动件78至少部分地放在壳体90中。在本发明的一个实施例中，步进电机76可以安装在壳体90的一个壁面的外面，并通过那个壁面上的一个孔与滚珠丝杠74连接。例如，一个每5毫米走200步的步进电机具有一个非常精细的调整分辨率0.001英寸/步。为了容纳一个导向杆80的相对的二端，壳体90在其相对的二个末端壁面上可以包括有二个孔92，如以后所述。在图5中可看出，移动件78包括一个内部作有螺纹的块。该块与丝杠74啮合。当步进电机76使丝杠74沿顺时针方向转动时，移动件78沿着丝杠，在第一方向上移动。当步进电机76使丝杠沿着反时针方向转动时，移动件78沿着丝杠，在第二个与上述第一方向相反的方向移动。

该移动机构还可包括一个导向杆80。该导向杆80放置在一个线性轴承上导向杆80包括一个半球形或半管子形的通道82。该通道82穿过该移动件78(移动件与该台架组件连接，如图6中更详细地说明那样)，或穿过另一个固定在移动件78上的零件。其中，该半球形通过82的纵轴线基本上与滚珠丝杠74的纵轴线平行。该滚珠丝杠74用二个轴颈适当地支承在壳体90中，并随着该步进电机76的动作而自由转动，没有纵向运动。该通道82的直径比导向杆80的直径稍大一些，并用润滑剂润滑或与二个滚珠轴承配合。这样，当滚珠丝杠74由步进电机76驱动时，移动件78沿着导向杆80滑动。如前所述，导向杆80的二个相对端穿过壳体90二个相对侧壁上的二个孔92，而被进一步支承。虽然，优选的方案是：安装在该台架组件直径方向相应的相对二侧上的该二个移动件78的方向是彼此平行的，但为了适应二个移动件之间小量的不平行偏差，二个孔92的直径比导向杆80的直径稍大一些。这样，导向杆80可作有限度的横向移动或有一定的公差，以便在重新安装该层析X射线照相装置过程中能适应这种小量的不平行偏差。

移动机构70还包括一个用于测量任何位移量的装置。因此，假如需要的话，可以监测和/或控制该位移量。在一个优选实施例中，该位移监测装置包括一个电气机械装置，例如一个电位器94。该电位器94适当地由一个供电电压(没有示出)加偏压，因此提供一个作为该移动件78位置的函数的电压输出。从图5可看出，优选的方案是，在滚珠丝杠74的一端，电位器94相对于表面72固定。电位器94包括一个皮带轮96。当皮带轮96转动时，电位器94的电阻改变，因此该电位器94的电压输出改变。优选的方案是，在滚珠丝杠74的另一端，相对于表面72固定着一个第二个从动皮带轮96。将一根钢丝98环绕在该二个皮带轮周围，并且钢丝的一端用相应的装置，例如一个钢丝接头88固定在该移动件78上，而钢丝的另一端与一弹簧86连接，用以拉紧钢丝。该钢丝与该移动件78连接，优选的方案是与该钢丝接头88连接。利用一种通常的方法去监测该电位器二端的电压就可以非常精确地监测移动件78的任何移动量和移动方向(因而也是该台架组件的纵向运动的移动量和移动方向)。在本发明的一个优选实施例中，二个如图5所示的移动件分别放入或安装在二轮车装置14(图1)的二个壁面20和22的每一个壁面上，因此，台架组件12的二侧可以平稳和同时运动。

图6表示台架组件12的一个示意性侧视图。该台架组件12安装在二轮车装置14上(图1)并且与和图5所示的移动机构相似的一个台架移动装置70连接。为了表示清楚起见，该覆在台架组件表面上的表皮24除去了。如对于图5所讨论的一样，在图6中，一根加长的滚珠丝杠74至少部分地安装在壳体90中，并由安装在壳体90外部的步进电机76驱动。该步进电机76通过在壳体90相邻壁面上的一个孔与该滚珠丝杠74连接。该滚珠丝杠以二个轴颈适当地支承在该壳体90中，并且随着步进电机76的工作而自由转动。滚珠丝杠74的纵轴线基本上是水平的，并且一般与安放病人的台面40(如图1-3所示)和病人搁放手足的支承64(如图4所示)平行。优选的方案是，包括一个滚珠丝杠的移动机构70还包括一个内部作有螺纹的移动件78。该移动件78与丝杠74啮合，当步进电机76使滚珠丝杠74分别在顺时针或反时针方向转动时，该移动件78可在壳体90内部，在向着步进电机76或离开步进电机76的方向运动。

每一个移动件78固定在一个相应的臂114上(在图2和图6中可看出)。如图6所示，每一个臂114的一端安装在移动件78的一个孔116中，并固定在该孔中。优选的方案是，该二个臂的纵轴彼此在一轴线上。臂114的相反一端利用一个配合组件118与台架组件12连接。该配合组件118放在该台架组件12的环形框架的前部100和后部102之间的一个敞开的凹下区域中并固定在那里。这样，该台架组件和每一个配合组件118支承在支轴上，并可围绕着二个臂114在支轴上转动。多个螺钉120或一个等价的装置可以用来将该配合组件118固定在该台架组件的框架上。配合组件118包括一个盒体122。该盒体122。该盒体122具有一个管形的突起部分124。该突起部分124带有一个中心孔，用于安放支轴臂114的相对端。在管形突起部分124的孔内可以有润滑或多个滚珠轴承，使该台架组件12容易绕着该支轴臂114转动。盒体122还包括一个加长的槽126，用于安放一个长度固定的臂128。臂128一端固定在该支轴臂114上，而其另一端即上端与一滚珠螺母啮合。臂128和该相应的螺母保持静止，使得当螺杆130转动时，该螺杆130可相对于该螺母移动。螺杆130在其相对的二端以二个轴颈适当的支承。随着马达装置132，例如一个可反转驱动的步进电机的工作，该螺杆130可自由转动，但不会在二个轴颈之间轴向移动。该步进电机132安装在该环形框架的一个部分100上。这样，该螺杆130使整个框架(固此也是整个台架组件)在支轴上围绕二个臂114转动。臂128的上端可以适应沿着一条由螺杆130形成的轨道作二个方向的运动。该运动轨道的长度比台架组件12的宽度小一些。沿着该环形框架后面部分102的内侧作出的一条在垂直方向延伸的槽134使螺杆130的与步进电机132相对的一端可作有限制的垂直运动，因此允许该台架组件围绕二个支轴壁114作绕支轴的转动运动。更具体该地说，从图6可以看，螺杆130的纵轴线可以与水平线倾斜一个锐角。该锐角大小随着沿螺杆130的长度该螺杆与臂128啮合位置的变化而变化，因此，当该台架组件在支轴上围绕二个支轴臂114转动时，该螺杆130可作适当的横向运动。当步进电机132使螺杆130沿顺时针方向转动时，该台架框架在支轴上，围绕二个臂114在第一方向上转动。相反，当步进电机132使螺杆130作反时针方向转动时，该台架组件在支轴上，围绕二个臂114在第二个与第一方向相反的方向上转动。因为臂128固定，螺杆130的回转运动造成台架组件12倾斜或不倾斜。因此，该层析X射线照相装置的支轴轴线由二个支轴臂114的纵轴线决定。对于一个特定的扫描过程，可以利用一个电气监测装置未精确控制所希望的倾斜角度。

这样，本发明的装置包括一个容易移动的层析X射线照相装置，该装置可适应在各种不同的医疗环境下病人和内科医生的需要。而各种先前技术的装置，由于尺寸、重量或物理形状的关系，是很难应用的，假如不是不可能应用的话。例如，本发明的层析X射线照相装置可以用在手术示范室中，同时可以使对正进行中的外科治疗过程的破坏减至最小。使用本发明的装置，病人或安放病人的台面都不需要运动。一且载有该层析X射线照相装置的二轮车装置一般地相对该病人定位之后，可以利用本发明的移动和倾斜机构去精确地控制和监测X射线扫描的平面。

由于在上述装置和方法中可以作一些其他的改变而不会偏离这里包括的本发明的范围，因此，上述说明中所包含的一切应视为只是示例性的，而不是限制性的。

Claims (34)

1、一种层析X射线照相扫描装置，它包括：(a)一个X射线源和X射线检测装置，用于生成一个层析X射线照相图象；(b)一个台架组件，它包括：(i)一个不回转的支承；(ii)一个用于至少支承所述X射线源的装置，它可在一个扫描平面内，围绕着一个回转轴线，相对于所述不回转支承转动，以进行层析X射线照相扫描；(c)一个物体支承装置，用于在一次层析X射线照相扫描过程中，支承放置在该扫描平面内的一个物体；所述装置还包括：

一个台架组件支承装置，它能相对于所述物体支承装置固定，用于支承所述台架组件，这样，所述台架组件可沿着一条基本上与该物体支承装置平行的纵轴线运动，所述台架支承装置包括至少二个支承表面，该二个支承表面分别设置在所述台架组件的相对二侧；

一对支承，它们放置在所述台架组件的直径方向相对的二侧，用于将所述台架组件分别支承在所述二个支承表面上；和

一个装置，它连接在所述一对支承装置和所述二个支承表面之间，用于使所述台架组件相对于所述台架组件支承装置和所述物体支承装置，沿着所述纵轴线运动，从而精确地控制该台架组件相对于该物体支承装置的位置。

2、如权利要求1所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，所述使所述台架组件相对于所述台架组件支承装置和所述物体支承装置，沿着所述纵向轴线运动的装置包括一个用于测量所述台架组件相对于所述台架组件支承装置和所述物体支承装置的相对位移的装置。

3、如权利要求1所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，所述物体支承装置为一维尺寸加长的安放病人的台面，所述装置还包括一个底座支承装置，该装置包括一个用于形成所述二个支承表面的装置；多个第一轮子，它们用于支承所述底座支承装置，使所述台架组件和所述台架组件支承装置容易运动；和多个第二轮子，它们用于支承所述安放病人的台面，使所述安放病人的台面容易运动；和一个用于相对所述底座支承装置固定所述安放病人台面的装置，这样所述纵轴线基本上与所述安放病人台面的一维加长尺寸平行。

4、如权利要求3所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，所述二个支承包括一对臂，它们放置在所述台架组件的直径方向相对二侧，并分别由二个所述支承表面支承。

5、如权利要求4所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，所述二个臂以支轴方式将所述台架组件支承在所述二个支承表面上。

6、如权利要求4所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，所述用于使所述台架组件相对于所述台架组件支承装置和所述安放病人的台面有选择地运动的装置包括一个纵向移动装置，该装置用于使所述二个臂中的每一个臂与一个相应的支承表面连接。

7、如权利要求6所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，所述纵向移动装置包括一个滚珠丝杠和螺母组，该组件包括一个滚珠丝杠和一个滚珠螺母，用于将所述二个臂中的第一个臂与一个相应的支承表面连接。

8、如权利要求7所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，所述二个滚珠丝杠中的每一个丝杠放置在所述二个支承表面中的相应一个表面上，使该丝杠基本上与所述纵向轴线平行。

9、如权利要求7所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，它还包括一个用于调整在所述二个滚珠丝杠之间的一个预先确定的不平行度的装置。

10、如权利要求7所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，它还包括：一个单独地同步驱动所述二个滚珠丝杠中的每一根丝杠的装置，这样，当所述台架组件相对所述二个支承表面中的每一个表面移动时，对于所述二个支承表面中的每一个表面，该位移都是相同的。

11、如权利要求10所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，所述用于单独驱动所述二个滚珠丝杠中的每一个丝杠的装置包括一个步进电机和一个用于同时使所述二个步进电机工作的装置，因此二个步进电机是以同样的速度驱动的。

12、如权利要求11所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，所述二个步进电机是可反转的，因此，所述二个滚珠丝杠中的每一个丝杠可以在任何一个回转方向上被驱动。

13、如权利要求1所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，它还包括：一个用于使所述台架组件以支轴形式相对于所述台架组件支承装置支承，并围绕着一条基本上与所述纵轴线垂直的轴线转动的装置，这样，所述扫描平面可以绕支轴运动至与该纵轴线成一个可调整的角度。

14、如权利要求13所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，所述一对支承装置包括一对臂，它们放置在所述台架组件的直线方向相对的二侧，并分别支承在所述二个支承表面上，另外，其中，用于以支轴支承所述台架组件的所述装置包括一个用于使所述台架组件在支轴上围绕所述臂转动的装置。

15、如权利要求14所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，它还包括：一个用于控制和测量所述台架组件相对于所述纵轴线的角度的装置。

16、如权利要求15所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，所述用于使所述台架组件在支轴上绕所述二个臂转动的装置包括一个螺杆，该螺杆与所述台架组件支承装置连接，并且还包括一个支轴臂，该臂与所述台架组件连接，其中，所述一个臂的一个末端与所述螺杆啮合，这样，当所述螺杆转动时，该所述一个臂可沿着所述螺杆运动，而所述一个臂的另一末端与所述不转动的支承连接。

17、如权利要求1所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，所述物体支承装置为一安放病人的台面。

18、如权利要求1所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，所述物体支承装置为一病人坐的椅子。

19、如权利要求1所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，所述物体支承装置包括一个用于支承病人手足的一个支承装置。

20、一种层析X射线照相装置，它包括下列部件的组合：

(a)一维尺寸加长的物体支承装置；

(b)X射线源和X射线检测装置，用于生成一个层析X射线照相图象；

(c)一个环形台架组件，它包括：一个台架框架和一个回转圆盘，该回转圆盘用于回转地至少支承该X射线源，这样，在操作过程中，所述X射线可相对该台架框架围绕一条回转轴线转动；

(d)一个用于使所述圆盘围绕所述回转轴线转动的装置，从而形成一个扫描平面；

(e)一个二轮车装置，用于支承所述台架组件，所述二轮车装置包括二个向上延伸的元件，它们在所述台架组件的外圆周壁的一侧；

(f)一个横向移动装置，用于使所述台架组件与所述二个向上延伸的元件连接，使所述台架组件能有选择地在二个基本上与所述物体支承装置的一维加长的尺寸平行的方向的相反方向中的每一个方向上，相对所述二个向上延伸的部件运动；和

(g)一个驱动装置，用于使所述横向移动装置动作。

21、如权利要求20所述的装置，其特征在于，它还包括一个控制装置，用于监测和调整所述台架组件相对于所述二轮车的位置。

22、如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述控制装置包括与所述驱动装置连接的一个电位器装置。

23、如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述驱动装置包括至少一个可反转的电机，并且所述横向移动机构包括至少一个第一丝杠，它与所述电机连接，并包括至少一个第一移动件，它与所述台架组件固定连接，再有其中，所述第一丝杠与所述第一移动件啮合，使得所述电机驱动的所述丝杠的转动造成所述第一移动件平行于所述物体支承装置的所述一维加长尺寸运动。

24、如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述二轮车装置包括一个滚动装置，使所述台架组件可以通过所述二轮车的滚动而移动。

25、如权利要求24所述的装置，其特征在于，所述滚动装置包括多个轮子。

26、如权利要求20所述的装置，其特征在于，它还包括：用于使所述台架组件倾斜的装置，这样，可使所述扫描平面相对于所述物体支承装置的一维加长方向倾斜。

27、如权利要求26所述的装置，其特征在于，所述倾斜装置包括：一个角度位移装置，用于使第二个移动件相对于所述台架组件、沿着一条一般平行于所述回转轴线的轨道作二个方向的运动；一个连接装置，用于使所述第二个移动件与所述台架组件连接；和第二驱动装置，用于使所述角度位移装置动作。

28、如权利要求27所述的装置，其特征在于，所述第二驱动装置包括一个可反转的电机，而所述角度位移装置包括第二个螺杆，该螺杆与所述电机连接，另外其中，所述第二个螺杆与所述第二个移动件啮合，使所述电机驱动的所述螺杆的转动造成所述第二个移动件沿着所述的第二轨道运动。

29、一种层析X射线照相装置，它包括下列部件的组合：

(A)具有一维加长尺寸的一个物体支承装置；

(B)一个台架组件，它包括：

(a)X射线源和X射线检测装置，用于生成一个层析X射线照相图象；

(b)一个环形的台架组件，它包括一个台架框架和一个回转圆盘，该回转圆盘用于转动地至少支承该X射线源，这样在操作过程中，所述X射线源可相对于该台架框架、围绕一条回转轴线转动；

(c)一个使所述圆盘围绕所述回转轴线转动的装置，从而形成一个扫描平面；

(C)二轮车装置，用于支承所述台架组件，所述二轮车装置包括多个支承轮子，用于移动所述台架组件；和

(D)一种用于有选择地将所述物体支承装置固定在所述二轮车装置上的装置，这样可以进行一次由所述物体支承装置支承的一个物体的一部分的层析X射线照相扫描。

30、如权利要求29所述的层析X射线照相装置，其特征在于，所述二轮车包括二个向上延伸的元件，该二个元件在所述台架组件的外圆周壁面的直径方向相对二侧的侧面上，用于支承所述台架组件在平行于该物体支承装置的方向上作横向运动和围绕着与所述横向运动的方向垂直的支轴轴线作绕支轴的转动运动。

31、如权利要求30所述的层析X射线照相装置，其特征在于，它还包括一个横向移动装置，用于将所述台架组件与所述二个向上延伸元件连接，因此，所述台架组件可有选择地在基本上与所述物体支承装置平行的二个相反方向中的每一个方向上，相对于所述二个向上延伸的元件运动。

32、一种层析X射线照相装置，它包括下列部件的组合：

(a)X射线源和X射线检测装置，用于生成一个层析X射线照相图象；

(b)一个环形的台架组件，它包括一个台架框架和一个回转圆盘，该回转圆盘用于至少支承该X射线源，使该X射线源在操作过程中，能围绕着一条回转轴线，相对于该台架框架转动；

(C)一种用于使所述圆盘围绕所述回转轴线转动的装置，从而形成一个扫描平面；

(d)一个台架组件支承装置，用于支承所述台架组件；和

(e)一个病人手足支承装置，用于只支承病人身体的一部分。

33、如权利要求32所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，它还包括：一张椅子，用以支承一个病人，该病人的手足由所述病人手足支承装置支承着。

34、如权利要求32所述的一种层析X射线照相装置，其特征在于，它还包括一个横向移动装置，用于将所述台架组件与所述台架组件支承装置连接，这样，所述台架组件可以有选择地二个相反方向中的一个方向上相对于所述病人手足支承装置运动。

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