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CN106618618A - 用于医学成像设备的放射源控制装置及方法 - Google Patents

用于医学成像设备的放射源控制装置及方法 Download PDF

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CN106618618A
CN106618618A CN201611039000.8A CN201611039000A CN106618618A CN 106618618 A CN106618618 A CN 106618618A CN 201611039000 A CN201611039000 A CN 201611039000A CN 106618618 A CN106618618 A CN 106618618A
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Abstract

本发明提供了一种用于医学成像设备的放射源控制装置，所述医学成像设备包括设有扫描孔的机架和扫描床，所述扫描床包括可沿前后方向和/或上下方向驱动扫描床运动的扫描床驱动机构，所述放射源控制装置包括放射源承载件及平移机构，所述平移机构可在扫描床驱动机构的作用下在扫描孔中运动，所述放射源承载件设置在所述平移机构上，且所述平移机构可带动所述放射源承载件在扫描孔中沿左右方向移动。

Description

用于医学成像设备的放射源控制装置及方法
技术领域
本发明涉及医学成像技术领域，特别是涉及用于医学成像设备的放射源控制装置及方法。
背景技术
随着科学技术的进步，医学成像技术取得了长足的发展，成像模式越来越多，例如X射线成像(X-Ray Photography)、磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，简称MRI)、计算机断层成像(Computed Tomography，简称CT)、正电子发射断层成像(PositronEmission Tomography，简称PET)等，广泛应用于医学检查和诊断领域。
无论在医学成像设备使用前还是使用中，都需要使用放射源对系统进行各种质量检测、校准与校正。以PET设备为例，需要使用放射源对PET设备进行探测器性能校正、归一化校正、散射校正、死时间校正等，以确保系统性能。
现有的放射源控制装置均为外置结构。为满足放射源在各种应用场景中的控制运动要求，往往需要有多个维度的运动结构设计，总体要有多个电机支持，导致整体结构复杂，操作不便。
发明内容
本发明要解决的是现有的用于医学成像设备的放射源控制装置存在的结构复杂、操作不变的问题。
为解决上述问题，本发明提供了一种用于医学成像设备的放射源控制装置，所述医学成像设备包括设有扫描孔的机架和扫描床，所述扫描床包括可沿前后方向和/或上下方向驱动扫描床运动的扫描床驱动机构，所述放射源控制装置包括放射源承载件及平移机构，所述平移机构可在扫描床驱动机构的作用下在扫描孔中运动，所述放射源承载件设置在所述平移机构上，且所述平移机构可带动所述放射源承载件在扫描孔中沿左右方向移动。
在本发明的一种实施方式中，还包括主控计算机，所述放射源控制装置和/或所述扫描床驱动机构与所述主控计算机通讯，用于响应主控计算机发出的运动指令，带动所述放射源承载件移动。
在本发明的一种实施方式中，所述平移结构包括：支撑板；分设于所述支撑板两端的第一转动轮和第二转动轮；套设在所述第一转动轮、第二转动轮上的传送带，所述传送带沿与所述扫描孔的轴向垂直的方向延伸，所述放射源承载件与所述传送带连接；所述第一转动轮和/或第二转动轮与驱动器连接。
在本发明的一种实施方式中，所述平移机构包括：支撑板；设置在所述支撑板上的丝杆，所述丝杆沿与所述扫描孔的轴向垂直的方向延伸；所述放射源承载件安装在支撑座上，所述支撑座套在所述丝杆上；所述丝杆的末端连接至驱动器。
在本发明的一种实施方式中，所述平移机构还包括导向结构，所述放射源承载件与所述导向结构连接，并沿所述导向结构移动。
本发明还提供了一种用于医学成像设备的放射源控制方法，所述医学成像设备包括设有扫描孔的机架和扫描床，所述方法包括以下步骤：将放射源安装在放射源控制装置上；将所述放射源控制装置安装在扫描床上，使所述放射源伸入到所述扫描孔内；通过所述放射源控制装置及扫描床控制所述放射源在所述扫描孔内运动。
在本发明的一种实施方式中，所述放射源控制装置可带动所述放射源在扫描孔内沿左右方向运动。
在本发明的一种实施方式中，所述扫描床可带动所述放射源在扫描孔内沿前后方向和/或上下方向运动。
在本发明的一种实施方式中，通过所述放射源控制装置及扫描床控制所述放射源在所述扫描孔内匀速或非匀速运动。
在本发明的一种实施方式中，通过所述放射源控制装置及扫描床控制所述放射源在所述扫描孔内沿圆周方向运动。
与现有技术相比，本发明的用于医学成像设备的放射源控制装置，结合医学成像设备中已有的扫描床结构，仅需添加一个维度的运动机构，即可实现放射源在多个维度的运动，满足医学成像设备在各种应用场景中对放射源的控制运动要求。本发明结构简单、操作方便，应用范围广。
附图说明
图1是本发明一实施例中的医学成像设备及用于该医学成像设备的放射源控制装置的结构示意图；
图2是本发明一实施例中的用于医学成像设备的放射源控制方法；
图3是本发明一实施例中的放射源控制装置的结构示意图；
图4是本发明一实施例中的放射源控制装置的结构示意图；
图5是本发明一实施例中的放射源控制装置的结构示意图；
图6是本发明一实施例中放射源进行圆周运动的示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明一实施例中的医学成像设备及用于该医学成像设备的放射源控制装置的结构示意图。请参考图1，本发明提供了一种用于医学成像设备的放射源控制装置4，该医学成像设备包括设有扫描孔2的机架1和扫描床5，扫描床5包括可沿前后方向和/或上下方向驱动扫描床5运动的扫描床驱动机构。放射源控制装置4包括放射源承载件和平移机构，平移机构可在扫描床驱动机构的作用下在扫描孔2中运动。放射源承载件设置在平移机构上，且平移机构可带动放射源承载件在扫描孔中沿左右方向移动。
图2是本发明一实施例中的用于医学成像设备的放射源控制方法。请参考图2，在步骤S201,放射源3可通过放射源承载件安装在放射源控制装置4上。在步骤S202,将放射源控制装置4安装在扫描床5上，使放射源3伸入到扫描孔2内。在步骤S203,通过放射源控制装置4及扫描床5控制放射源3在扫描孔2内运动。在一些实施例中，放射源控制装置2包括平移机构，该平移机构可带动放射源3在扫描孔2内沿左右方向运动。在一些实施例中，扫描床5包括可沿前后方向和/或上下方向驱动扫描床运动的扫描床驱动机构，平移机构可在该扫描床驱动机构的作用下在扫描孔中运动沿前后方向和/或上下方向运动。在另一些实施例中，可通过放射源控制装置4及扫描床5控制放射源3在扫描孔2内沿圆周方向运动。
图3所示为本发明一实施例中的放射源控制装置的结构示意图。请参考图3，放射源控制装置4包括放射源承载件208及平移机构。该平移机构包括：支撑板201；分设于支撑板201两端的第一转动轮202和第二转动轮203；套设在第一转动轮202和第二转动轮203上的传送带204；传送带204沿左右方向(即与扫描孔2的轴向垂直的方向)延伸，放射源3通过放射源承载件208与传送带204连接；第一转动轮202和/或第二转动轮203与驱动器205连接。启动驱动器205，第一转动轮202和第二转动轮203带动传送带204沿左右方向移动，放射源3随传送带204沿该方向进行往返运动。在一个实施例中，第一转动轮202和第二转动轮203可以通过支撑架安装在支撑板201上，传送带204同第一转动轮202和第二转动轮203可以通过齿轮方式传动。在另一个实施例中，平移机构可以包括导向结构，放射源3通过放射源承载件208(例如，连接板)与导向结构连接，并沿导向结构移动。一种具体的实现方式为，该导向结构可以为设置在支撑板201上的导轨206，导轨206可以设置在传送带204的一侧，并左右方向延伸。导轨206上设置有滑块207，放射源3安装在连接板208上，连接板208的一端与滑块207连接，另一端与传送带204连接，放射源3随传送带204的移动，沿导轨206移动。
图4所示为本发明另一实施例中的放射源控制装置4的结构示意图。请参考图4，放射源控制装置4包括放射源承载件307(例如，连接板)及平移机构，该平移机构包括：支撑板301；设置在支撑板301上的丝杆302，丝杆302沿左右方向(即与扫描孔2的轴向垂直的方向)延伸；放射源3通过放射源承载件307安装在支撑座303上，支撑座303套在丝杆302上；丝杆302的末端连接至驱动器304。启动驱动器304，丝杆302带动支撑座303和放射源3沿左右方向进行往返运动。在一个实施例中，丝杆302可以通过支撑架安装在支撑板301上。在另一个实施例中，平移机构可以包括导向结构，放射源3通过放射源承载件307与导向结构连接，并沿导向结构移动。一种具体的实现方式为，该导向结构可以为设置在支撑板301上的导轨305。导轨305可以设置在丝杆302的一侧，并沿左右方向延伸。导轨305上设置有滑块306，放射源3安装在连接板307上，连接板307的一端与滑块306连接，另一端与支撑座303连接，放射源3随丝杆302的转动，沿导轨305移动。在另一种具体实施方式中，导轨305可以设置在丝杆302的下方，支撑座303安装在导轨305上，在支撑座303的朝向导轨305的面上设置凹槽，使支撑座303可以沿导轨305滑动，相当于上述的滑块306。
在驱动器的作用下，平移机构可带动放射源3在扫描孔中沿左右方向移动，移动速度可以是匀速的，也可以是非匀速的，可以是在一定时间内的持续移动，也可以是在间隔时间内移动。本发明对平移机构带动放射源3在扫描孔2中沿左右方向移动的方式不作限制。
放射源3可以为点源、线源、棒源等中的任意一种，如图3和图4所示，放射源3为棒源。如图5所示，放射源3为点源，点源3设置在连接板307的端部。在本发明一实施例中，位于连接板307上的放射源3的延伸方向与平移机构的延伸方向之间的夹角可以为大于零度的任意角度，例如10度、20度、30度、90度等。在另一实施例中，放射源3与连接板307之间可以为可拆卸式连接，以便于安装或更换放射源。在其他实施例中，放射源3(例如棒源)或连接板307与一旋转机构连接，当需要使用放射源进行扫描时，通过该旋转机构使放射源的延伸方向与平移机构的延伸方向之间的夹角大于零，当不需要使用放射源时，旋转放射源，使放射源的延伸方向与平移机构的延伸方向相同，以便于将放射源和平移机构收容于屏蔽罩内，方便储存。
采用上述放射源控制装置可以实现放射源3的水平方向的运动控制。首先，将放射源控制装置4放置在扫描床5上。优选为，将放射源控制装置放置在扫描床5靠近机架的顶面上，例如，可以将支撑板直接插入到扫描床5的头托插口内进行固定，安装方便快捷。通过调整扫描床5的位置，使安装在放射源控制装置4上的放射源3伸入到扫描孔2内。启动驱动器，放射源控制装置4带动放射源3在扫描孔中沿左右方向(即与扫描孔2的轴向垂直的方向)移动。也可以调整放射源3在与扫描孔2的轴向垂直的方向的位置以实现对放射源精确定位的要求，也可以通过调整驱动器以实现对放射源运动轨迹的要求。例如，在PET分辨率试验中，利用上述放射源控制装置4可以将放射源定位在不同径向位置上，实现对放射源的精确定位要求。另外，在放射源控制装置4的带动下，沿左右方向移动的棒源还可以有效地模拟平面源。
在本发明一实施例中，扫描床5可以包括可沿前后方向和/或上下方向驱动扫描床运动的扫描床驱动机构。平移机构可在扫描床驱动机构的作用下在扫描孔中移动，移动速度可以是匀速的，也可以是非匀速的，可以是在一定时间内的持续移动，也可以是在间隔时间内移动。本发明对平移机构可在扫描床驱动机构的作用下在扫描孔中移动的方式不作限制。
放射源控制装置4可以带动放射源3沿左右方向移动，扫描床5可以带动放射源控制装置4沿前后方向和/或上下方向移动。通过放射源控制装置4及扫描床5可以控制放射源3在扫描孔内的任意运动要求，例如，放射源可在扫描孔内沿前后方向和/或上下方向运动，或放射源在某一平面上沿圆周方向移动，或放射源在扫描孔内沿任意规则或不规则轨迹移动等。下面以放射源3沿圆周方向移动为例进行说明。
请参考图6，放射源3在X-Y平面上进行绕Z轴的圆周运动，满足公式(1)的条件时，即可满足放射源进行匀速圆周运动的要求。
vx＝v·sinθ＝rwsin(wt)
vy＝v·cosθ＝rwcos(wt)
v＝rw
θ＝wt (1)
其中，v为放射源3匀速圆周运动的速度，w为放射源3匀速圆周运动的角速度,θ为放射源3与扫描孔2的轴向的夹角，vx为放射源3在水平方向的运动速度，通过平移机构4带动放射源3移动获取，vy为放射源3在竖直方向的运动速度，通过扫描床5内的竖直升降机构带动放射源3移动获取。
扫描床5和放射源控制装置4的运动可以是匀速的或非匀速的，因此对于速度控制有相应的精度要求，最终放射源3的运动轨迹为圆形。类似的，控制运动速度和方向还可模拟水平的平面源以及垂直方向的平面源，包括点源的运动控制等。
为更好的实现对扫描床5内的扫描床驱动机构和/或放射源控制装置4的运动控制，以及两者的运动配合，放射源控制装置4和/或扫描床驱动机构与主控计算机连接，并进行通讯，用于响应主控计算机发出的运动指令，带动放射源3移动。一种具体的实现方式是，可以通过主控计算机设定放射源3的各种运动轨迹，放射源控制装置4和/或扫描床驱动机构机构响应主控计算机的指令，带动所述放射源移动。
本发明中，结合医学成像设备中已有的扫描床结构，仅需添加一个维度的运动机构，即可实现放射源在多个维度的运动，满足医学成像设备在各种应用场景中对放射源的控制运动要求。本发明结构简单、操作方便，应用范围广。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可进行各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种用于医学成像设备的放射源控制装置，所述医学成像设备包括设有扫描孔的机架和扫描床，所述扫描床包括可沿前后方向和/或上下方向驱动扫描床运动的扫描床驱动机构，其特征在于，所述放射源控制装置包括放射源承载件及平移机构，所述平移机构可在扫描床驱动机构的作用下在扫描孔中运动，所述放射源承载件设置在所述平移机构上，且所述平移机构可带动所述放射源承载件在扫描孔中沿左右方向移动。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括主控计算机，所述放射源控制装置和/或所述扫描床驱动机构与所述主控计算机通讯，用于响应主控计算机发出的运动指令，带动所述放射源承载件移动。
3.根据权利要求1所述的放射源控制装置，其特征在于，所述平移结构包括：
支撑板；
分设于所述支撑板两端的第一转动轮和第二转动轮；
套设在所述第一转动轮、第二转动轮上的传送带，所述传送带沿与所述扫描孔的轴向垂直的方向延伸，所述放射源承载件与所述传送带连接；
所述第一转动轮和/或第二转动轮与驱动器连接。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述平移机构包括：
支撑板；
设置在所述支撑板上的丝杆，所述丝杆沿与所述扫描孔的轴向垂直的方向延伸；
所述放射源承载件安装在支撑座上，所述支撑座套在所述丝杆上；
所述丝杆的末端连接至驱动器。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述平移机构还包括导向结构，
所述放射源承载件与所述导向结构连接，并沿所述导向结构移动。
6.一种用于医学成像设备的放射源控制方法，所述医学成像设备包括设有扫描孔的机架和扫描床，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将放射源安装在放射源控制装置上；
将所述放射源控制装置安装在扫描床上，使所述放射源伸入到所述扫描孔内；
通过所述放射源控制装置及扫描床控制所述放射源在所述扫描孔内运动。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述放射源控制装置可带动所述放射源在扫描孔内沿左右方向运动。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述扫描床可带动所述放射源在扫描孔内沿前后方向和/或上下方向运动。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过所述放射源控制装置及扫描床控制所述放射源在所述扫描孔内匀速或非匀速运动。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过所述放射源控制装置及扫描床控制所述放射源在所述扫描孔内沿圆周方向运动。
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