本發(fā)明涉及一種X射線成像系統(tǒng)，在所述X射線成像系統(tǒng)中，X射線管組件可以在第一位置與第二位置之間旋轉(zhuǎn)，所述第二位置與所述第一位置隔開90°，具體而言，涉及用于X射線管組件的鎖定機構(gòu)。

背景技術(shù)：

己知，X射線成像系統(tǒng)至少包括X射線管組件和探測器，所述X射線管被配置為生成并且發(fā)射X射線，并且所述探測器被配置為探測穿過對象的區(qū)域(諸如要被檢查的人體)的X射線。探測器基于探測到的X射線來生成電信號并且將電信號傳送到處理單元以形成要被檢查的區(qū)域的圖像。當(dāng)要被檢查的區(qū)域被成像時，患者可能需要維持站立姿勢。對于另一患者而言，當(dāng)要被檢查的區(qū)域被成像時躺下可能是必要的。因此，X射線管組件應(yīng)當(dāng)能夠在第一位置與第二位置之間旋轉(zhuǎn)，在所述第一位置中X射線例如基本上垂直地投射到要被檢查的區(qū)域上，所述第二位置關(guān)于X射線管組件的旋轉(zhuǎn)軸與第一位置隔開90°并且在所述第二位置中X射線被例如基本上水平地投影到要被檢查的區(qū)域上。

圖1示出了常規(guī)X射線成像系統(tǒng)的X射線管組件的部分視圖。如在圖1中所示，X射線管組件1包括X射線管3和準(zhǔn)直器5，所述X射線管3被配置為生成并且發(fā)射X射線，并且所述準(zhǔn)直器5被配置為將由X射線管3所生成的X射線準(zhǔn)直到對象的區(qū)域(例如要被檢查的人體)上。X射線管組件1通過管臂9和鎖定機構(gòu)11被可旋轉(zhuǎn)地附接到支持部分7。支持部分7垂直地可移動地被安裝到管柱13上。圖2是示出旋轉(zhuǎn)盤被鎖住在第一位置中的鎖定機構(gòu)的示意圖，圖2A示出了對應(yīng)于圖2的X射線管組件的取向，圖3是示出旋轉(zhuǎn)盤被鎖住在第二位置中的鎖定機構(gòu)的示意圖，所述第二位置關(guān)于管組件1的旋轉(zhuǎn)軸與第一位置間隔90°，并且圖3A示出了對應(yīng)于圖3的X射線管組件的取向。如在圖2和圖3中所示，鎖定機構(gòu)11包括管臂9被固定到的旋轉(zhuǎn)盤15以及彈簧加載的鎖17。旋轉(zhuǎn)盤15在形狀上是圓形的并且包括被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)盤15的邊緣上的第一凹口15a、第二凹口15b和第三凹口15c。第二凹口15b和第三凹口15c關(guān)于管組件1的旋轉(zhuǎn)軸與第一凹口15a隔開90°并且彼此隔開180°。彈簧加載的鎖17能夠可移除地壓入到第一凹口15a中以將X射線管組件1鎖住在第一位置中，在所述第一位置中X射線基本上垂直地投影到要被檢查的區(qū)域上。通過抓住X射線管組件1上的柄19并且旋轉(zhuǎn)X射線管組件1以對抗通過彈簧施加到彈簧加載的鎖17的力而使彈簧加載的鎖17從第一凹口15a解除，旋轉(zhuǎn)盤15被旋轉(zhuǎn)使得彈簧加載的鎖17可以可移除地壓入到第二凹口15b和第三凹口15c之一中以將X射線管組件1鎖住在其中X射線基本上水平地投影到要被檢查的區(qū)域上的第二位置中。當(dāng)然，彈簧加載的鎖17可以將X射線管組件1鎖住在第三位置中，所述第三位置與第一位置隔開90°并且當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤15在相反方向上旋轉(zhuǎn)時與第二位置相對。盡管第一位置中的X射線管組件1被準(zhǔn)確地對齊以保證X射線基本上垂直地投影到要被檢查的區(qū)域上，但是由于各種容差(諸如制造管臂、管柱、軌道等的容差)的累計，因而當(dāng)X射線管組件1被鎖住在第二位置中時，X射線不總是基本上水平地投影到要被檢查的區(qū)域上。因此，更多相關(guān)參數(shù)需要仔細(xì)并且反復(fù)地對齊，包括X射線成像系統(tǒng)的安裝期間的第一位置鎖定和/或第二位置鎖定對齊，因為第一位置鎖定和第二位置鎖定的對齊相互耦合。這使X射線成像系統(tǒng)的制造容差控制和安裝復(fù)雜并且困難得多。

因此，存在對常規(guī)X射線成像系統(tǒng)做出改進(jìn)的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于X射線管組件的鎖定機構(gòu)，包括：

-旋轉(zhuǎn)盤，所述X射線管組件借助于管臂而被固定地安裝到所述旋轉(zhuǎn)盤，所述旋轉(zhuǎn)盤被可旋轉(zhuǎn)地安裝到支持部分以關(guān)于相對于所述支持部分的軸可旋轉(zhuǎn)，所述軸垂直于所述旋轉(zhuǎn)盤穿過所述旋轉(zhuǎn)盤上的點，所述旋轉(zhuǎn)盤包括第一接收部分和第二接收部分，所述第二接收部分關(guān)于所述軸與所述第一接收部分隔開基本上90°；以及

-第一彈簧加載的鎖和第二彈簧加載的鎖，所述第一彈簧加載的鎖和第二彈簧加載的鎖被固定在所述支持部分上，所述第一彈簧加載的鎖和所述第二彈簧加載的鎖被徑直地并且鄰近所述旋轉(zhuǎn)盤設(shè)置，所述第一彈簧加載的鎖被配置為可移除地壓入到所述第一接收部分中以將所述X射線管組件鎖住在第一位置中，所述第二彈簧加載的鎖被配置為可移除地壓入到所述第二接收部分以將所述X射線管組件鎖住在第二位置中，所述第二位置關(guān)于所述軸在第一方向上與所述第一位置隔開基本上90°。

技術(shù)人員將理解到，連同特定值使用的詞語“基本上”(例如，“基本上90°”)意指如技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知的容差水平。例如，技術(shù)人員將理解到，在一些系統(tǒng)中，容差水平是針對特定角度值的大約+/-3度。

此外，貫穿所述文本所指定的所有特定值被意指允許實際系統(tǒng)中的特定容差水平，如由技術(shù)人員所理解的。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括前述鎖定機構(gòu)的X射線成像系統(tǒng)。

參考附圖，考慮以下說明和權(quán)利要求書之后，本發(fā)明的這些和其他目標(biāo)、特征和特性以及操作的方法和結(jié)構(gòu)的相關(guān)元件的功能以及各部分的組合和制造的經(jīng)濟性將變得更加顯而易見，所有附圖形成本說明書的一部分，其中，同樣的附圖標(biāo)記指代各附圖中的對應(yīng)的部分。然而，應(yīng)明確理解，附圖僅出于例示和說明的目的并且不旨在作為對本發(fā)明的范圍的限定。

附圖說明

圖1示出了常規(guī)X射線成像系統(tǒng)的X射線管組件的部分視圖；

圖2是示出旋轉(zhuǎn)盤被鎖住在第一位置中的鎖定機構(gòu)的示意圖；

圖2A示出了對應(yīng)于圖2的X射線管組件的取向；

圖3是示出旋轉(zhuǎn)盤被鎖住在第二位置中的鎖定機構(gòu)的示意圖；

圖3A示出了對應(yīng)于圖3的X射線管組件的取向；

圖4是中X射線管組件在第一位置中的X射線成像系統(tǒng)的示意圖；

圖5是X射線管組件在第二位置中的X射線成像系統(tǒng)的示意圖；

圖6是示出旋轉(zhuǎn)盤被鎖住在第一位置中的本發(fā)明的第一實施例的鎖定機構(gòu)的示意圖；

圖6A示出了對應(yīng)于圖6的X射線管組件的取向；

圖7是示出旋轉(zhuǎn)盤被鎖住在第二位置中的本發(fā)明的第一實施例的鎖定機構(gòu)的示意圖；

圖7A示出了對應(yīng)于圖7的X射線管組件的取向；

圖8是示出旋轉(zhuǎn)盤被鎖住在第一位置中的本發(fā)明的第二實施例的鎖定機構(gòu)的示意圖；

圖8A示出了對應(yīng)于圖8的X射線管組件的取向；

圖9是示出在其中旋轉(zhuǎn)盤被鎖住在第二位置中的本發(fā)明的第二實施例的鎖定機構(gòu)的示意圖；

圖9A示出了對應(yīng)于圖9的X射線管組件的取向；并且

圖10是示出X射線管組件在對齊X射線管組件的第二位置時的行進(jìn)路徑的示意圖。

具體實施方式

如在圖4和圖5中所示，根據(jù)本發(fā)明的X射線成像系統(tǒng)20包括：管柱21，其被配置為在X-Y平面(例如，在軌道上)來回地移動；X射線管組件23，其能夠沿著管柱21垂直地移動；第一探測器25，其被安裝在患者臺27下面；以及第二探測器29，其被安裝在壁架31上。如眾所周知的，X射線管組件23借助于管臂(未示出)和鎖定機構(gòu)33而被可旋轉(zhuǎn)地附接到支持部分，使得X射線管組件23可以在第一位置與第二位置之間被旋轉(zhuǎn)，所述第二位置關(guān)于X射線管組件23的旋轉(zhuǎn)軸與所述第一位置隔開90°。支持部分被可滑動地安裝以沿著管柱21垂直地移動。第一探測器25被配置為當(dāng)X射線管組件23被鎖住在第一位置中并且患者躺在患者臺27上時，探測穿過對象的區(qū)域(例如要被檢查的人體)的X射線。第二探測器29被配置為當(dāng)X射線管組件23被鎖住在第二位置中并且患者站在壁架31的前面時，探測穿過要被檢查的對象的區(qū)域的X射線。

圖6是示出旋轉(zhuǎn)盤被鎖住在第一位置中的本發(fā)明的第一實施例的鎖定機構(gòu)的示意圖。圖6A示出了對應(yīng)于圖6的X射線管組件的取向。圖7是示出旋轉(zhuǎn)盤被鎖住在第二位置中的本發(fā)明的第一實施例的鎖定機構(gòu)的示意圖。圖7A示出了對應(yīng)于圖7的X射線管組件的取向。如在圖6和圖7中所示，本發(fā)明的第一實施例的鎖定機構(gòu)33包括旋轉(zhuǎn)盤35，X射線管組件23借助于管臂而被固定地安裝到所述轉(zhuǎn)盤35。旋轉(zhuǎn)盤35可以被可旋轉(zhuǎn)地安裝到支持部分，使得旋轉(zhuǎn)盤35關(guān)于相對于支持部分的軸是可旋轉(zhuǎn)的。軸垂直于旋轉(zhuǎn)盤35穿過旋轉(zhuǎn)盤35上的點O，并且在下文中還被稱為旋轉(zhuǎn)軸。旋轉(zhuǎn)盤35包括被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)盤35的邊緣上的第一凹口35a、第二凹口35b和第三凹口35c。第二凹口35b和第三凹口35c關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸與第一凹口35a隔開90°并且彼此隔開180°。從點O到第一凹口35a的距離是R1，從點O到第二凹口35b和第三凹口35c的距離是R2，并且R1>R2。

鎖定機構(gòu)33還包括被固定在支持部分上的第一彈簧加載的鎖37和第二彈簧加載的鎖39。第一彈簧加載的鎖37和第二彈簧加載的鎖39徑直地并且鄰近旋轉(zhuǎn)盤35被設(shè)置。第一彈簧加載的鎖37被配置為被可移除地壓入到第一凹口35a中以將X射線管組件23鎖住在的第一位置中，在所述第一位置中X射線基本上垂直地投射到要被檢查的區(qū)域上，如圖6和圖6A中所示。第二彈簧加載的鎖39被配置為被可移除地壓入到第二凹口35b中以將X射線管組件23鎖住在第二位置中，所述第二位置當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤35在逆時針方向上關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸被旋轉(zhuǎn)90°時在逆時針方向上關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸與第一位置隔開90°，如圖7中所示。在所述第二位置中，X射線基本上水平地被投射到要被檢查的區(qū)域上，如圖7A中所示。而且，第二彈簧加載的鎖39還被配置為可移除地壓入到第三凹口35c中以將X射線管組件23鎖住在第三位置中，所述第三位置當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤35關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸在順時針方向上被旋轉(zhuǎn)90°時在順時針方向上與第一位置隔開90°。在所述第三位置中，X射線在與第二方向相反的方向上基本上水平地被投射到要被檢查的區(qū)域上。

R1與R2之間的差應(yīng)當(dāng)比在第一彈簧加載的鎖37從第一凹口35a中被移除出之后第一彈簧加載的鎖37可以移動的最大距離更大。換句話說，該距離是指當(dāng)?shù)谝粡椈杉虞d的鎖37從第一凹口35a當(dāng)中被移除并且轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝粡椈杉虞d的鎖37與旋轉(zhuǎn)盤35沒有接觸的狀態(tài)時第一彈簧加載的鎖37可以伸展的長度。因此，當(dāng)X射線管組件23相對于第一位置關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸被旋轉(zhuǎn)90°時，僅第二彈簧加載的鎖39被可移除地壓入到第二凹口35b和第三凹口35c中的一個中，但是第一彈簧加載的鎖37未被壓入到第二凹口35b和第三凹口35c中的另一個中。

在第一實施例中，除第一凹口35a、第二凹口35b和第三凹口35c被設(shè)置的位置外，旋轉(zhuǎn)盤35可以具有弧形的邊緣。因此，旋轉(zhuǎn)盤35可以相對于第一彈簧加載的鎖37和第二彈簧加載的鎖39平滑地旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)盤35的第一半在形狀上是半圓的，并且旋轉(zhuǎn)盤35的第二半在形狀上是半橢圓的，第二凹口35b和第三凹口35c被設(shè)置在第一半和第二半的界面處，并且第一凹口35a被設(shè)置在第一半處。

圖8是示出旋轉(zhuǎn)盤被鎖住在第一位置中的本發(fā)明的第二實施例的鎖定機構(gòu)的示意圖。圖8A示出了對應(yīng)于圖8的X射線管組件的取向。圖9是示出旋轉(zhuǎn)盤被鎖住在第二位置中的本發(fā)明的第二實施例的鎖定機構(gòu)的示意圖。圖9A示出了對應(yīng)于圖9的X射線管組件的取向。如在圖8和圖9中所示，本發(fā)明的第二實施例的鎖定機構(gòu)33包括旋轉(zhuǎn)盤35，X射線管組件23借助于管臂固定地安裝到轉(zhuǎn)盤35。旋轉(zhuǎn)盤35可以被可旋轉(zhuǎn)地安裝到支持部分，使得旋轉(zhuǎn)盤35關(guān)于相對于支持部分的軸是可旋轉(zhuǎn)的。軸垂直于旋轉(zhuǎn)盤35穿過旋轉(zhuǎn)盤35上的點O，也被稱為旋轉(zhuǎn)軸。旋轉(zhuǎn)盤35包括被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)盤35上的第一開口35d、第二開口35e和第三開口35f。第二開口35e和第三開口35f關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸與第一開口35d隔開90°并且關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸彼此隔開180°。從點O到第一開口35d的距離是R1，從點O到第二開口35e和第三開口35f的距離是R2，并且R1≠R2。

鎖定機構(gòu)33還包括被固定在支持部分上的第一彈簧加載的鎖37和第二彈簧加載的鎖39。第一彈簧加載的鎖37和第二彈簧加載的鎖39徑直地、鄰近旋轉(zhuǎn)盤35并且在旋轉(zhuǎn)盤35的側(cè)面被設(shè)置。第一彈簧加載的鎖37被配置為可移除地壓入到第一開口35d中以將X射線管組件23鎖住在第一位置中，在所述第一位置中，X射線基本上垂直地投射到要被檢查的區(qū)域上，如圖8A中所示。第二彈簧加載的鎖39被配置為可移除地壓入到第二開口35e中以將X射線管組件23鎖住在第二位置中，所述第二位置在旋轉(zhuǎn)盤35在逆時針方向上被旋轉(zhuǎn)90°時在逆時針方向上關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸與第一位置隔開90°，如圖9中所示。在第二位置中，X射線基本上水平地被投射到要被檢查的區(qū)域上，如圖9A中所示。而且，第二彈簧加載的鎖39被配置為可移除地壓入到第三開口35f中以將X射線管組件23鎖住在第三位置中，所述第三位置在旋轉(zhuǎn)盤35在逆時針方向上關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸被旋轉(zhuǎn)90°時在逆時針方向上關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸與第一位置隔開90°。在所述第三位置中，X射線在與第二方向相反的方向上基本上水平地被投射到要被檢查的區(qū)域上。

由于R1≠R2，當(dāng)X射線管組件23被旋轉(zhuǎn)到第一位置時，僅第一彈簧加載的鎖37被可移除地壓入到第一開口35d但是第二彈簧加載的鎖39未被壓入到第二開口35e和第三開口35f中的一個中，并且當(dāng)X射線管組件23相對于第一位置被旋轉(zhuǎn)90°時，僅第二彈簧加載的鎖39被可移除地壓入到第二開口35e和第三開口35f中的一個中，但是第一彈簧加載的鎖37未被壓入到第一開口35d中。在第二實施例中，旋轉(zhuǎn)盤35在形狀上可以是圓形的。

將參考圖10解釋X射線管組件23的第二位置或第三位置的對齊。圖10是示出當(dāng)對齊X射線管組件的第二位置或第三位置時X射線管組件的行進(jìn)路徑的示意圖。首先，當(dāng)X射線管組件23在軌道上連同管柱21被移動到從X射線管組件23到第二探測器29的距離D是最小距離的位置時，從X射線管組件23內(nèi)的對齊光源投射到第二探測器29上的光束的中心被標(biāo)記為位置P₁。然后，當(dāng)X光射線管組件23在軌道上連同管柱21被移動到從X射線管組件23到第二探測器29的距離D是最大距離的位置時，從X射線管組件23內(nèi)的對齊光源投射到第二探測器29上的光束的中心被標(biāo)記為位置P₂。期望位置P₁應(yīng)當(dāng)展示與位置P₂的交疊。然而，由于源自X射線成像系統(tǒng)的制造和/或安裝的各種容差的累計，因而在位置P₁與位置P₂之間存在偏差。假定對齊之后的目標(biāo)位置是P_t。目標(biāo)位置P_t與位置P₁之間的距離D₁和目標(biāo)位置P_t與位置P₂之間的距離D₂應(yīng)當(dāng)滿足等式：

D₁/D₂＝D_min/D_max

目標(biāo)位置P_t可以基于該等式而被確定并且在第二探測器29上被標(biāo)記。然后，第二彈簧加載的鎖39的位置被微調(diào)，使得來自X射線管組件23內(nèi)的對齊光源的光被投射到目標(biāo)位置P_t處的第二探測器29上，從而完成X射線管組件23的第二位置或第三位置的對齊。

通過微調(diào)第一彈簧加載的鎖37的位置以類似的方式完成X射線管組件23的第一位置的對齊。為了簡潔起見，省略了X射線管組件23的第一位置的對齊的詳細(xì)解釋。

根據(jù)本發(fā)明，X射線管組件23的第一位置的對齊是通過微調(diào)第一彈簧加載的鎖37的位置來完成的，而X射線管23的第二位置和第三位置的對齊是通過微調(diào)第二彈簧加載的鎖39的位置來完成的。第一位置鎖定與第二和第三位置鎖定的對齊是彼此分離的。借助于其，使X射線成像系統(tǒng)的制造容差控制和安裝簡單并且容易得多。

在上文所提到的優(yōu)選的實施例中，旋轉(zhuǎn)盤包括三個凹口或三個開口，使得無論何時X射線管組件從第一位置關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)90°，X射線基本上水平地被投射到要被檢查的區(qū)域上。然而，應(yīng)當(dāng)理解，具有僅第二凹口和第三凹口或者第二開口和第三開口之一是可行的。在這種情況下，X射線管組件僅在一個方向上關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸與第一位置旋轉(zhuǎn)90°。

雖然基于當(dāng)前被認(rèn)為是最實際并且優(yōu)選的實施例、出于說明的目的詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，這樣的細(xì)節(jié)僅出于該目的，并且本發(fā)明不限于所公開的實施例，而是相反，旨在涵蓋在權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的修改和等價方案。