本文描述的實(shí)施例大體上涉及成像裝置，并且更具體涉及包括安裝到旋轉(zhuǎn)臂的X射線源和X射線檢測(cè)器中的至少一個(gè)的裝置。

背景技術(shù)：

在許多臨床應(yīng)用中，成像裝置并且更具體地是X射線裝置（其包括安裝到旋轉(zhuǎn)臂的X射線源和X射線檢測(cè)器）是常見(jiàn)的。這些系統(tǒng)提供使X射線源和檢測(cè)器旋轉(zhuǎn)到不同角度來(lái)獲得圖像而不需要患者移動(dòng)的能力。乳房攝影系統(tǒng)例如典型地包括X射線源、X射線檢測(cè)器、乳房支撐板和乳房壓縮板。源和檢測(cè)器安裝到臂（例如C臂）的相對(duì)端，并且臂設(shè)置成繞乳房支撐板和壓縮板旋轉(zhuǎn)。乳房定位在乳房支撐板與乳房壓縮板之間以在乳房攝影期間使乳房保持就位，并且在源與檢測(cè)器之間設(shè)置在C臂的相對(duì)端上。在乳房攝影期間，C臂圍繞乳房板旋轉(zhuǎn)使得從不同角度采集乳房的圖像。

由于構(gòu)造原因并且由于部件的不同重量，可旋轉(zhuǎn)C臂的質(zhì)心典型地與旋轉(zhuǎn)軸隔開(kāi)，并且因此圍繞橫向旋轉(zhuǎn)軸“不平衡”。在不平衡系統(tǒng)中，必須施加相當(dāng)大的轉(zhuǎn)矩來(lái)使臂旋轉(zhuǎn)到期望位置。然而，期望使臂旋轉(zhuǎn)所需要的力的量減少來(lái)為醫(yī)務(wù)人員簡(jiǎn)化設(shè)備的使用。

用于使臂旋轉(zhuǎn)所需要的力的量減少的當(dāng)前系統(tǒng)包括配重平衡機(jī)構(gòu)。在乳房攝影中使用的這些配重平衡機(jī)構(gòu)僅部分平衡旋轉(zhuǎn)臂的重力轉(zhuǎn)矩，從而導(dǎo)致致動(dòng)系統(tǒng)（馬達(dá)、齒輪等）的功率要求高得多。

用于平衡系統(tǒng)的裝置和方法的一個(gè)示例包括配重。配重提供反作用扭轉(zhuǎn)力。雖然在使臂旋轉(zhuǎn)時(shí)配重使必須施加的扭轉(zhuǎn)力明顯減少，但它們使系統(tǒng)的重量和成本都明顯增加。此外，配重使得很難在期望時(shí)使乳房攝影系統(tǒng)到處移動(dòng)。

用于平衡系統(tǒng)的裝置和方法的另一個(gè)示例包括使用氣彈簧。該氣彈簧用于通過(guò)齒輪組對(duì)臂進(jìn)行配重平衡。這樣的機(jī)構(gòu)僅可部分平衡臂。據(jù)估計(jì)系統(tǒng)的馬達(dá)功率的90%用于補(bǔ)償不平衡的重力載荷。另外，據(jù)估計(jì)氣彈簧力可以在其使用壽命內(nèi)降級(jí)多達(dá)20%并且具有非常有限的周期壽命。因此，氣彈簧的使用限制了系統(tǒng)的疲勞壽命并且增加維修需要。

因此，期望提供用于平衡包括臂的乳房攝影或其他成像系統(tǒng)的備選系統(tǒng)和方法，其中旋轉(zhuǎn)所需要的扭轉(zhuǎn)力減少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開(kāi)的方面和優(yōu)勢(shì)在下列描述中闡述，或可通過(guò)該描述明顯可見(jiàn)，或可通過(guò)本公開(kāi)的實(shí)踐來(lái)學(xué)習(xí)。

在一個(gè)方面，提供成像裝置。該成像裝置包括底座支架、可旋轉(zhuǎn)地耦合于旋轉(zhuǎn)部件的臂、耦合于該臂的端的成像部件和用于平衡臂的轉(zhuǎn)矩的平衡系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)部件在樞軸點(diǎn)處耦合于底座支持來(lái)提供臂圍繞旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。成像部件限定具有質(zhì)量“m”的主體。平衡包括：耦合于底座支架、具有彈簧剛度“k”的彈簧機(jī)構(gòu)，和經(jīng)由幾何約束點(diǎn)的活動(dòng)連接點(diǎn)。該活動(dòng)連接點(diǎn)位于臂的樞軸點(diǎn)與主體之間并且在離樞軸點(diǎn)距離“d”處。幾何約束點(diǎn)位于離樞軸點(diǎn)距離“h”。在臂被旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧機(jī)構(gòu)施加的力平衡臂的重力轉(zhuǎn)矩來(lái)提供f=kX，其中f是彈簧力并且x是活動(dòng)連接點(diǎn)與幾何約束點(diǎn)之間的距離。

在另一個(gè)方面，提供x射線裝置。該X射線裝置包括底座支架、具有第一端和第二端的臂、耦合于臂的第一端和第二端中的一個(gè)并且限定具有質(zhì)量“m”的主體的X射線部件、經(jīng)樞軸耦合于底座支架以提供臂在樞軸點(diǎn)處圍繞旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)部件和用于平衡臂的轉(zhuǎn)矩的平衡系統(tǒng)。該平衡系統(tǒng)包括彈簧機(jī)構(gòu)，其在非活動(dòng)連接點(diǎn)處耦合于底座支架并且經(jīng)由幾何約束點(diǎn)耦合于活動(dòng)連接點(diǎn)。該活動(dòng)連接點(diǎn)位于臂的樞軸點(diǎn)與質(zhì)量塊之間并且在離樞軸點(diǎn)距離“d”處。幾何約束點(diǎn)位于離樞軸點(diǎn)距離“h”。裝置進(jìn)一步包括：延長(zhǎng)器臂，其與臂平行配置并且安裝到旋轉(zhuǎn)部件用于相對(duì)于底座支架旋轉(zhuǎn)；和線纜引導(dǎo)系統(tǒng)，其配置成支持線纜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)。線纜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在第一端處耦合于彈簧機(jī)構(gòu)的第二端并且在第二端處耦合于延長(zhǎng)器臂上的活動(dòng)連接點(diǎn)。在臂被旋轉(zhuǎn)時(shí)，平衡系統(tǒng)維持相同數(shù)量級(jí)的臂旋轉(zhuǎn)角和延長(zhǎng)器臂旋轉(zhuǎn)角。此外，在臂被旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧機(jī)構(gòu)施加的力平衡臂的重力轉(zhuǎn)矩來(lái)提供f=kX，其中f是彈簧力，k是彈簧機(jī)構(gòu)的彈簧剛度并且x是活動(dòng)連接點(diǎn)與幾何約束點(diǎn)之間的距離。

在再另一個(gè)方面中，提供乳房攝影系統(tǒng)。該乳房攝影系統(tǒng)包括：底座支架；臂，其耦合于旋轉(zhuǎn)部件用于使具有質(zhì)量“m”的主體相對(duì)于底座支架?chē)@旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；延長(zhǎng)器臂，其與臂平行配置并且耦合于旋轉(zhuǎn)部件用于相對(duì)于底座支架?chē)@旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；和平衡系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)部件耦合于底座支架。平衡系統(tǒng)包括彈簧機(jī)構(gòu)，其耦合于底座支架并且經(jīng)由幾何約束點(diǎn)耦合于位于延長(zhǎng)器上在臂的旋轉(zhuǎn)軸與主體之間的活動(dòng)連接點(diǎn)。該活動(dòng)連接點(diǎn)位于離樞軸點(diǎn)距離“d”。幾何約束點(diǎn)位于離樞軸點(diǎn)距離“h”。在臂圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，平衡系統(tǒng)使臂的旋轉(zhuǎn)角與延長(zhǎng)器臂的旋轉(zhuǎn)角同步使得彈簧機(jī)構(gòu)的施加力抵消臂的轉(zhuǎn)矩力來(lái)靜態(tài)平衡系統(tǒng)并且提供f=kX，其中f是彈簧力，k是彈簧機(jī)構(gòu)的彈簧剛度并且x是活動(dòng)連接點(diǎn)與幾何約束點(diǎn)之間的距離。

附圖說(shuō)明

針對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員的本公開(kāi)的完全和使能公開(kāi)（包括其最佳模式）在該說(shuō)明書(shū)的余下部分更具體闡述，包括參考附圖，其中：

圖1是安裝到可旋轉(zhuǎn)臂的質(zhì)量塊的框圖；

圖2是用于平衡圖1的系統(tǒng)的反作用力的框圖；

圖3是根據(jù)本文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例用于平衡可旋轉(zhuǎn)臂的平衡系統(tǒng)的框圖；

圖4是根據(jù)本文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例用于平衡可旋轉(zhuǎn)臂的平衡系統(tǒng)的框圖；

圖5是根據(jù)本文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例用于平衡可旋轉(zhuǎn)臂的平衡系統(tǒng)的框圖；

圖6是根據(jù)本文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的包括彈簧機(jī)構(gòu)的平衡系統(tǒng)和用于向可旋轉(zhuǎn)臂施加反作用轉(zhuǎn)矩的線纜引導(dǎo)系統(tǒng)的示意圖示；

圖7是根據(jù)本文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的圖6的包括彈簧機(jī)構(gòu)的平衡系統(tǒng)和用于向可旋轉(zhuǎn)臂施加反作用力的線纜引導(dǎo)系統(tǒng)的示意圖示；

圖8是根據(jù)本文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的包括平衡系統(tǒng)的典型乳房攝影系統(tǒng)的等距視圖；

圖9是根據(jù)本文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的、結(jié)合如本文描述的平衡系統(tǒng)的圖8的乳房攝影系統(tǒng)的底座支架的透視圖，其中外殼的一部分被移除來(lái)圖示平衡系統(tǒng)；以及

圖10是根據(jù)本文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的、結(jié)合如本文描述的平衡系統(tǒng)的備選實(shí)施例的圖8的乳房攝影系統(tǒng)的底座支架的透視圖，其中外殼的一部分被移除來(lái)圖示平衡系統(tǒng)。

貫穿附圖的若干視圖，對(duì)應(yīng)參考字符指示對(duì)應(yīng)部件。

具體實(shí)施方式

本文描述的示范性方法和系統(tǒng)通過(guò)提供平衡系統(tǒng)來(lái)克服已知成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)劣勢(shì)，該平衡系統(tǒng)使臂旋轉(zhuǎn)所需要的轉(zhuǎn)矩減少，該臂具有安裝到其的X射線源或X射線檢測(cè)器中的至少一個(gè)。每個(gè)示例以說(shuō)明本公開(kāi)而非限制本公開(kāi)的方式提供。實(shí)際上，在本公開(kāi)中可以做出各種修改和變化而不偏離本公開(kāi)的范圍或精神，這對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將是明顯的。例如，圖示或描述為一個(gè)實(shí)施例的部分的特征可在另一個(gè)實(shí)施例上使用來(lái)產(chǎn)生再另外的實(shí)施例。從而，意圖是本公開(kāi)涵蓋這樣的修改和變化，它們落在附上的權(quán)利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)。盡管為了說(shuō)明目的，本公開(kāi)的示范性實(shí)施例大體上將在乳房攝影系統(tǒng)的上下文中描述，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將容易意識(shí)到本公開(kāi)的實(shí)施例可適用于使用旋轉(zhuǎn)臂的任何成像系統(tǒng)，并且不限于乳房攝影系統(tǒng)。

現(xiàn)在參考圖，其中貫穿附圖同一數(shù)字指示相同元件，圖1提供可圍繞旋轉(zhuǎn)軸14或樞軸點(diǎn)“A”旋轉(zhuǎn)的臂10，其具有長(zhǎng)度AB并且包括具有質(zhì)量“m”和質(zhì)心“B”的旋轉(zhuǎn)體12。在臂10從靜態(tài)位置被釋放時(shí)，臂在通過(guò)重力加速度“g”確定的方向上圍繞旋轉(zhuǎn)軸14旋轉(zhuǎn)，在臂10的方向與重力加速度矢量“g”的方向相關(guān)時(shí)并且因此在旋轉(zhuǎn)角是零或一百八十度時(shí)時(shí)臂到達(dá)穩(wěn)定位置。在從穩(wěn)定位置（如示出的，在該位置旋轉(zhuǎn)角Φ=0°）釋放時(shí)，臂繞軸14的運(yùn)動(dòng)方向向下，并且根據(jù)需要按照最小勢(shì)能原理，在角度Φ=180°處穩(wěn)定。在臂旋轉(zhuǎn)時(shí)，在軸14上臂在指定旋轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)矩（M_A(Φ)）通過(guò)下列方程定義：

M_A(Φ)= m*g*AB*sinΦ [方程1]

如上文描述的，對(duì)于質(zhì)量塊“B”的最小勢(shì)能穩(wěn)定位置是Φ=180°，其中質(zhì)心在旋轉(zhuǎn)軸14正下方。為了平衡系統(tǒng)來(lái)使不平衡體維持在靜態(tài)位置（其不等同于180度），必須施加反向轉(zhuǎn)矩來(lái)對(duì)抗質(zhì)心“B”的轉(zhuǎn)矩“M_A(Φ)”。

現(xiàn)在參考圖2，為了提供反作用轉(zhuǎn)矩，能夠提供圍繞質(zhì)心B的最小勢(shì)能靜態(tài)靜止點(diǎn)（即，一百八十度靜止點(diǎn)）可旋轉(zhuǎn)并且在臂10上在圓形路徑上提供作用力的機(jī)構(gòu)，以傳遞與轉(zhuǎn)矩“M_A(Φ)”方向相反且具有大致相同大小的轉(zhuǎn)矩。在這里，反作用力是F_C，并且垂直指向臂10上的活動(dòng)連接點(diǎn)16（C）（沿臂10位于距離AC）。再次參考方程1，為了平衡轉(zhuǎn)矩“M_A(Φ)”，反作用轉(zhuǎn)矩必須等同于臂10的向下轉(zhuǎn)矩。因此：

m*g*AB*sinΦ =F_C*AC [方程2]

轉(zhuǎn)矩F_C*AC提供靜態(tài)平衡，使得正確選擇的F_C和AC的值導(dǎo)致平衡，其中系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩的總和ΣMA(Φ)等于零。

現(xiàn)在參考圖3-5，所圖示為框圖，這些框圖示出用于提供上文描述的反向轉(zhuǎn)矩的平衡系統(tǒng)20的備選實(shí)施例。在圖示的實(shí)施例中，平衡系統(tǒng)20大體上由回轉(zhuǎn)接頭上的串聯(lián)鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)組成。如圖示的，在每個(gè)實(shí)施例中，平衡系統(tǒng)20包括臂22，其大體上與圖1和2的臂10相似。臂22配置成繞在本文也可稱(chēng)為回轉(zhuǎn)接頭的旋轉(zhuǎn)軸24或樞軸點(diǎn)“A”轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)軸24或樞軸點(diǎn)“A”大體上與圖1和2的樞軸點(diǎn)14相似。在圖3和4的實(shí)施例中，彈簧機(jī)構(gòu)26經(jīng)由目前描述的滑輪狀系統(tǒng)在非活動(dòng)連接點(diǎn)27處連接在安裝錨28與臂10之間，其中一個(gè)固定端在機(jī)架外殼或類(lèi)似物上在幾何約束點(diǎn)39處（離樞軸點(diǎn)24距離“h”處），并且一個(gè)移動(dòng)端在活動(dòng)連接點(diǎn)29（有效地，在機(jī)架內(nèi)部可需要與臂10平行配置的延長(zhǎng)/延長(zhǎng)器臂，如目前描述的）處離樞軸點(diǎn)24距離“d”連接到臂22。在圖3和4的實(shí)施例中，幾何約束點(diǎn)39配置為線纜布線點(diǎn)43。固定端從樞軸沿重力方向。彈簧具有下列特性：

F=kX [方程3]

其中F=彈簧力，x=活動(dòng)連接點(diǎn)29與幾何約束點(diǎn)39之間的距離并且k=彈簧剛度。

系統(tǒng)在任意角度克服重力保持平衡而在旋轉(zhuǎn)接頭沒(méi)有額外轉(zhuǎn)矩。重力轉(zhuǎn)矩可以完全被配重平衡。如所示的，在圖3和4的實(shí)施例中，機(jī)構(gòu)20包括彈簧機(jī)構(gòu)26和通過(guò)線纜引導(dǎo)系統(tǒng)而布線并且連接臂10和彈簧機(jī)構(gòu)26的線纜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。通過(guò)這樣的機(jī)構(gòu)20，能夠?qū)崿F(xiàn)f=kX。

優(yōu)選出幾何約束點(diǎn)29、活動(dòng)連接點(diǎn)29和樞軸點(diǎn)24的相對(duì)位置以在任意角度Φ完全平衡重力轉(zhuǎn)矩，或換句話說(shuō)，正確選擇h和d使得在任意角度Φ滿足方程2。在選擇彈簧剛度k后，為h和d選擇最佳值以根據(jù)以下方程實(shí)現(xiàn)100%的配重平衡：

k=mgl_c/hd [方程4]

其中k=彈簧剛度，m=旋轉(zhuǎn)體12的質(zhì)量，g=重力加速度，l_c=樞軸點(diǎn)24與旋轉(zhuǎn)體12之間的距離，h=樞軸點(diǎn)24與幾何約束點(diǎn)39之間的距離，并且d=樞軸點(diǎn)24與活動(dòng)連接點(diǎn)29之間的距離。

如果滿足方程4，勢(shì)能沒(méi)有改變。具有如所述的彈簧剛度k的彈簧機(jī)構(gòu)26提供這樣的系統(tǒng)，其在任意角度克服重力保持平衡而在樞軸點(diǎn)24處沒(méi)有額外轉(zhuǎn)矩。重力轉(zhuǎn)矩可以完全被配重平衡。

平衡系統(tǒng)20包括在樞軸或旋轉(zhuǎn)軸、并且更具體地是臂22上的活動(dòng)連接點(diǎn)29與回轉(zhuǎn)接頭24之間耦合的彈簧機(jī)構(gòu)26，該活動(dòng)連接點(diǎn)29在臂22的旋轉(zhuǎn)軸與質(zhì)量為“m”的主體32之間提供。具有重心“B”的靜態(tài)不平衡質(zhì)量m繞“A”軸24可旋轉(zhuǎn)，如上文所描述的，由于重力提供轉(zhuǎn)矩“M_A(Φ)”，該質(zhì)量m當(dāng)不在靜態(tài)位置時(shí)在系統(tǒng)中提供不平衡。不平衡依賴(lài)于旋轉(zhuǎn)角Φ并且被引導(dǎo)來(lái)驅(qū)動(dòng)質(zhì)量“m”到Φ=180°旋轉(zhuǎn)角。當(dāng)質(zhì)心“B”在圓形路徑上繞軸24旋轉(zhuǎn)時(shí)，臂22上的活動(dòng)連接點(diǎn)29也在圓形路徑上以相同角度旋轉(zhuǎn)，從而彈簧機(jī)構(gòu)26提供幾乎等于臂的轉(zhuǎn)矩“M_A(Φ)”但與之方向相反的轉(zhuǎn)矩。彈簧機(jī)構(gòu)26經(jīng)由目前描述的線纜引導(dǎo)系統(tǒng)致動(dòng)，并且錨定到機(jī)架外殼上的錨定點(diǎn)。

在圖5中圖示的再另一個(gè)備選實(shí)施例中，彈簧機(jī)構(gòu)26可在第一端處錨定到活動(dòng)連接點(diǎn)29并且在第二端處錨定到幾何約束點(diǎn)39。在該具體實(shí)施例中，彈簧機(jī)構(gòu)26耦合于安裝錨28（在非活動(dòng)連接點(diǎn)27處）和臂10，其中一個(gè)固定端在機(jī)架外殼或類(lèi)似物上在幾何約束點(diǎn)39處離樞軸點(diǎn)24距離h，并且一個(gè)移動(dòng)端連接到臂22。在圖5的實(shí)施例中，幾何約束點(diǎn)39配置為彈簧附著點(diǎn)44并且從而配置為固定錨，并且不需要有如圖3和4中的線纜引導(dǎo)系統(tǒng)。貫穿圖3-5，對(duì)應(yīng)參考字符指示對(duì)應(yīng)部件。

現(xiàn)在參考圖6和7，所圖示的為平衡系統(tǒng)30，該平衡系統(tǒng)30包括目前描述的彈簧機(jī)構(gòu)26和線纜引導(dǎo)系統(tǒng)，用于向可旋轉(zhuǎn)臂22施加反作用力。再次注意貫穿附圖同一數(shù)字指示相同元件。在該具體實(shí)施例中，平衡系統(tǒng)30進(jìn)一步包括延長(zhǎng)器臂34，其與可旋轉(zhuǎn)臂22平行配置并且經(jīng)由回轉(zhuǎn)接頭并且更具體地是旋轉(zhuǎn)部件25和可旋轉(zhuǎn)臂22耦合于平衡體32。在圖示的實(shí)施例中，彈簧機(jī)構(gòu)26通過(guò)線纜引導(dǎo)系統(tǒng)36而與活動(dòng)連接點(diǎn)29分開(kāi)。在實(shí)施例中，線纜引導(dǎo)系統(tǒng)36包括第一輪38、第二輪40和經(jīng)由幾何約束點(diǎn)39并且更具體地是線纜布線點(diǎn)43從延長(zhǎng)器臂34上的活動(dòng)連接點(diǎn)29延伸到彈簧機(jī)構(gòu)26的線纜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42。在備選實(shí)施例中，線纜引導(dǎo)系統(tǒng)36并且更具體地是線纜布線點(diǎn)43可配置成包括單滑輪、光滑導(dǎo)銷(xiāo)、光滑導(dǎo)環(huán)或引導(dǎo)線纜的其他工具，只要實(shí)現(xiàn)f=kx（如在圖3-5中指示的）即可。在實(shí)施例中，線纜引導(dǎo)系統(tǒng)36用于引導(dǎo)線纜使得在全程旋轉(zhuǎn)上維持f=kx。

在實(shí)施例中，平衡系統(tǒng)30并且更具體地是彈簧機(jī)構(gòu)26和線纜引導(dǎo)系統(tǒng)36配置成提供延長(zhǎng)器臂34和臂22的旋轉(zhuǎn)，使得延長(zhǎng)器臂34的旋轉(zhuǎn)角Φ₂的大小等于臂22的旋轉(zhuǎn)角Φ₁。此外，彈簧機(jī)構(gòu)26提供幾乎等于臂的轉(zhuǎn)矩“M_A(Φ)”但與之方向相反的轉(zhuǎn)矩，這導(dǎo)致具有與在上文參考圖1-3描述的那些相似的性質(zhì)的平衡機(jī)械。

現(xiàn)在參考圖8，示出X射線裝置50，其包括可旋轉(zhuǎn)安裝臂22。在這里，X射線裝置50是乳房攝影系統(tǒng)，其包括通過(guò)旋轉(zhuǎn)部件25可旋轉(zhuǎn)安裝到底座支架54的臂22。X射線源58耦合于臂22的第一端52，并且X射線檢測(cè)器60靠近臂22的相對(duì)端53耦合，X射線源58大致與臂22垂直延伸并且被朝X射線檢測(cè)器60引導(dǎo)，該X射線檢測(cè)器60也從臂22延伸使得檢測(cè)器60接收由源58產(chǎn)生的輻射。乳房支撐板62和乳房壓縮板64定位在X射線源58與X射線檢測(cè)器60之間。

現(xiàn)在參考圖9和10，分別采用等距前視圖和背視圖所圖示的是圖8的底座支架54的實(shí)施例。示出圖9，其中移除前外殼來(lái)提供平衡系統(tǒng)30的視圖。示出圖10，其中移除后外殼來(lái)提供平衡系統(tǒng)30的備選配置的視圖。如在圖9中最佳圖示的，前外殼被移除的底座支架54具有設(shè)置在其中的平衡系統(tǒng)30，平衡系統(tǒng)30包括耦合于線纜引導(dǎo)系統(tǒng)36的彈簧機(jī)構(gòu)26。在這里，線纜引導(dǎo)系統(tǒng)36包括第一輪38和第二輪40，使線纜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42與之對(duì)齊并且耦合于延長(zhǎng)器臂34和彈簧機(jī)構(gòu)26。被平衡系統(tǒng)30控制的延長(zhǎng)器臂34配置成圍繞與臂22相同的旋轉(zhuǎn)軸14旋轉(zhuǎn)。彈簧機(jī)構(gòu)26經(jīng)由線纜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42在非活動(dòng)連接點(diǎn)27并且更具體地在錨定到底座支架54的壁55的安裝錨28處與延長(zhǎng)器臂34上的活動(dòng)連接點(diǎn)29之間耦合，使得平衡系統(tǒng)30的活動(dòng)連接點(diǎn)29經(jīng)由線纜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42隨延長(zhǎng)器臂34旋轉(zhuǎn)。因?yàn)樗┘拥牧χ械牟町惪梢越档推胶庑?，平衡系統(tǒng)30提供臂22的反向轉(zhuǎn)矩來(lái)平衡系統(tǒng)，并且因此選擇彈簧機(jī)構(gòu)26來(lái)提供幾乎等于臂的轉(zhuǎn)矩“M_A(Φ)”但與之方向相反的轉(zhuǎn)矩。合適的彈簧機(jī)構(gòu)26包括拉伸彈簧、壓縮彈簧、伸縮拉桿彈簧或?qū)Ρ绢I(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將明顯的相似設(shè)備。

在實(shí)施例中，線纜引導(dǎo)系統(tǒng)36并且更具體地是第一輪38和第二輪40配置成響應(yīng)于對(duì)系統(tǒng)的平衡而維持線纜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42的對(duì)齊并且準(zhǔn)許線纜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42的移動(dòng)。因此，在臂22旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于延長(zhǎng)器臂34的經(jīng)由線纜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)使彈簧機(jī)構(gòu)26致動(dòng)（壓縮/拉伸）。盡管第一輪38和第二輪40示出為具有相同尺寸，配置線纜引導(dǎo)系統(tǒng)36的不同方式對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將是明顯的。

與圖9的實(shí)施例相似，如之前所指出圖10采用正視圖圖示被移除的底座支架54的后外殼來(lái)提供平衡系統(tǒng)30的備選配置的視圖。如在圖10中最佳圖示的，后外殼被移除的底座支架54具有設(shè)置在其中的平衡系統(tǒng)30，其包括耦合于線纜引導(dǎo)系統(tǒng)36和延長(zhǎng)器臂34的彈簧機(jī)構(gòu)26。如之前描述的，線纜引導(dǎo)系統(tǒng)36包括第一輪38和第二輪40，使線纜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42與之對(duì)齊并且在活動(dòng)連接點(diǎn)29處耦合于延長(zhǎng)器臂34和彈簧機(jī)構(gòu)26。與之前描述的圖9的實(shí)施例相比之下，在該具體實(shí)施例中，平衡系統(tǒng)30（其包括線纜引導(dǎo)系統(tǒng)36、延長(zhǎng)器臂34和彈簧機(jī)構(gòu)26）在垂直壁構(gòu)件46的第一側(cè)44上配置并且臂22（如由虛線指示的）在垂直壁構(gòu)件46的相對(duì)的第二側(cè)48上協(xié)同配置。旋轉(zhuǎn)部件25提供延長(zhǎng)器臂34和可旋轉(zhuǎn)臂22通過(guò)垂直臂構(gòu)件26的協(xié)同接合。垂直臂構(gòu)件46提供平衡系統(tǒng)30和臂22的可操作分離。在實(shí)施例中，垂直臂構(gòu)件46可以是底座支架54的前外殼。

被平衡系統(tǒng)30控制的臂22配置成圍繞與延長(zhǎng)器臂34相同的旋轉(zhuǎn)軸14旋轉(zhuǎn)。彈簧機(jī)構(gòu)26經(jīng)由線纜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42在錨定到底座支架54的壁55的安裝錨28與延長(zhǎng)器臂34上的活動(dòng)連接點(diǎn)29之間耦合，使得平衡系統(tǒng)26的活動(dòng)連接點(diǎn)29隨延長(zhǎng)器臂34旋轉(zhuǎn)。因?yàn)樗┘拥牧χ械牟町惪梢越档推胶庑?，平衡系統(tǒng)30提供臂22的反向轉(zhuǎn)矩來(lái)平衡系統(tǒng)，并且因此選擇彈簧機(jī)構(gòu)26來(lái)提供幾乎等于臂的轉(zhuǎn)矩（M_A(Φ)）但與之方向相反的轉(zhuǎn)矩。如之前關(guān)于圖9的實(shí)施例示的，合適的彈簧機(jī)構(gòu)26包括拉伸彈簧、壓縮彈簧、拉伸拉桿彈簧或?qū)Ρ绢I(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將明顯的相似設(shè)備。

與之前的實(shí)施例相似，線纜引導(dǎo)系統(tǒng)36并且更具體地是第一輪38和第二輪40配置成響應(yīng)于對(duì)系統(tǒng)的平衡而維持線纜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42的對(duì)齊并且最終準(zhǔn)許線纜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42的移動(dòng)。因此，在臂22旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于延長(zhǎng)器臂34的經(jīng)由線纜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)使彈簧機(jī)構(gòu)26致動(dòng)（壓縮/拉伸）。

如在圖8中最佳圖示的，在操作中，由具有處于零度位置的臂22的系統(tǒng)50采集初始圖像。在該位置采集圖像后，實(shí)施檢驗(yàn)的臨床醫(yī)生典型地使臂22旋轉(zhuǎn)到九十度位置用于額外圖像采集。在臂22旋轉(zhuǎn)時(shí)，促使延長(zhǎng)器臂34經(jīng)由旋轉(zhuǎn)部件25和線纜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)移動(dòng)導(dǎo)致致動(dòng)彈簧機(jī)構(gòu)26，從而提供臂22的反作用轉(zhuǎn)矩。選擇反作用轉(zhuǎn)矩來(lái)平衡系統(tǒng)使得使臂22旋轉(zhuǎn)所需要的力的量明顯減少。此外，平衡系統(tǒng)30消除對(duì)重的配重的需要，從而也使X射線系統(tǒng)的總重明顯減少。

因此，如本文公開(kāi)并且如在圖1-10中圖示的，提供優(yōu)于現(xiàn)有配重平衡系統(tǒng)的各種技術(shù)優(yōu)勢(shì)和/或改進(jìn)。提出的如本文公開(kāi)的配重平衡機(jī)構(gòu)具有使成像系統(tǒng)致動(dòng)系統(tǒng)的功率要求降低近似80%的可能性，這可導(dǎo)致致動(dòng)系統(tǒng)成本明顯降低。系統(tǒng)參數(shù)可對(duì)于較少的未補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩進(jìn)一步優(yōu)化和調(diào)整，從而馬達(dá)功率降低更多。具體地，考慮到系統(tǒng)部件中的變化（彈簧剛度，等）和組件公差，可對(duì)距離“h”、距離“d”和彈簧剛度k做出調(diào)整以對(duì)于最小未補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩進(jìn)行優(yōu)化。提出的配重平衡機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)對(duì)于在已知的乳房攝影成像系統(tǒng)的機(jī)架中使用是可行的。

提出的配重平衡機(jī)構(gòu)使對(duì)公開(kāi)的成像系統(tǒng)的臂施加的不平衡重力載荷大大減少。機(jī)構(gòu)使用彈簧（例如螺旋彈簧），其采用理論上平衡臂在任意臂角位置的靜態(tài)載荷中的全部的方式來(lái)配置。因此，致動(dòng)系統(tǒng)的載荷容量可以極大減少，這使系統(tǒng)初始承載值（ICV）減少。彈簧機(jī)構(gòu)可根據(jù)常規(guī)方法以低成本制造。彈簧機(jī)構(gòu)的性能相對(duì)于設(shè)計(jì)參數(shù)變化是魯棒的。與已知齒輪/氣彈簧配重平衡系統(tǒng)相比，提出的平衡系統(tǒng)有利地使靜態(tài)配重平衡轉(zhuǎn)矩減少近似80%，同時(shí)使隨著重復(fù)使用的彈簧機(jī)構(gòu)的退化最小化，由此提高平衡系統(tǒng)的預(yù)期壽命。

平衡系統(tǒng)的示范性實(shí)施例在上文詳細(xì)描述。盡管參考X射線源和檢測(cè)器描述平衡系統(tǒng)，如上文描述的平衡系統(tǒng)可以在任何不平衡系統(tǒng)中使用，其包括其他類(lèi)型的成像裝置，并且特別是其中在可旋轉(zhuǎn)臂的相反端上提供源和檢測(cè)器的那些。其他應(yīng)用對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將是明顯的。因此，平衡系統(tǒng)不限于與本文描述的所規(guī)定的乳房攝影系統(tǒng)一起使用。此外，本公開(kāi)不限于上文詳細(xì)描述的平衡系統(tǒng)的實(shí)施例。相反，平衡系統(tǒng)實(shí)施例的其他變化可在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)使用。

本書(shū)面描述使用示例來(lái)公開(kāi)本公開(kāi)，其包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本公開(kāi)，包括制作和使用任何設(shè)備或系統(tǒng)和執(zhí)行任何包含的方法。本公開(kāi)的專(zhuān)利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員想到的其他示例。這樣的其他示例如果它們包括不與權(quán)利要求的書(shū)面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的書(shū)面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件則確定在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。

盡管示出和描述有目前被認(rèn)為是本公開(kāi)的優(yōu)選實(shí)施例的，在其中做出各種改變和修改而不偏離由附上的權(quán)利要求限定的本公開(kāi)的范圍，這對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將是明顯的。