專利名稱：具有振動(dòng)穩(wěn)定部件的x射線成像設(shè)備及操作其的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及醫(yī)療成像系統(tǒng)，以及，特別涉及使操作成像系統(tǒng)時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)最小化的醫(yī)療成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在一個(gè)特定的應(yīng)用中，本發(fā)明涉及在用于診斷或介入目的的血管造影檢查的成像系統(tǒng)中所產(chǎn)生的振動(dòng)的主動(dòng)控制(active control)。成像系統(tǒng)通常包括包含X射線源的成像組件，即X射線管，以及沿著X射線發(fā)射方向與X射線管相對(duì)設(shè)置的X射線探測(cè)器。該射線管和探測(cè)器通常設(shè)置在所謂“C形臂”的兩彼此相對(duì)端上，C形臂以弓形成形。
在射線照相檢查期間，需要生成由X射線所輻射的患者身體中的感興趣區(qū)域的射線照片。為了該目的，在患者已經(jīng)躺在檢查臺(tái)上之后，使X射線管和探測(cè)器成為面向待被拍射線照片的區(qū)域并且圍繞所感興趣的區(qū)域。當(dāng)移動(dòng)X射線鏈(其包含X射線管和X射線探測(cè)器)以作用到所感興趣的區(qū)域，或者當(dāng)X射線鏈停止時(shí)，尤其在成像組件內(nèi)可能產(chǎn)生振動(dòng)。然而，成像質(zhì)量以及操作者所觀察的圖像的視覺(jué)感知在振動(dòng)發(fā)生時(shí)遭到高度損壞。因此非常期望能夠消除X射線鏈移動(dòng)到所感興趣區(qū)域或停止時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)。在現(xiàn)有技術(shù)中，已知振動(dòng)吸收器，其允許控制成像系統(tǒng)中的振動(dòng)?？梢詤⒖嘉墨I(xiàn)US 5,548,653。該文獻(xiàn)中所公開的振動(dòng)控制系統(tǒng)特別地試圖最小化磁共振成像(MRI)系統(tǒng)中所產(chǎn)生的噪聲和/或振動(dòng)，并且其被操作以產(chǎn)生二次噪聲和/或振動(dòng)場(chǎng)，該二次噪聲和/或振動(dòng)場(chǎng)抵消操作MRI系統(tǒng)時(shí)所產(chǎn)生的一次噪聲場(chǎng)。還可以參考文獻(xiàn)US 5，348，124，其中使用磁致伸縮裝置來(lái)防止低頻振動(dòng)沿著細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件傳播。其它參考文獻(xiàn)即US 6，959，484，US 2002/0008362，US 6，002，778，US2002/0128072以及US 2007/0164189,公開了各種技術(shù)領(lǐng)域中例如飛行器或機(jī)動(dòng)車輛中的
振動(dòng)隔離裝置?？偟膩?lái)說(shuō)，依照現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展水平的、特別如文獻(xiàn)US 5，548，653中所公開的振動(dòng)吸收器，試圖吸收MRI系統(tǒng)中的振動(dòng)。因此值得注意得是，該種振動(dòng)吸收器并不適于有效地吸收成像組件在被移動(dòng)以作用到所感興趣的區(qū)域或隨后停止時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
依照前文，本發(fā)明的目的在于提供一種X射線成像設(shè)備和操作這種X射線成像設(shè)備的方法，其能夠矯正該缺陷并且允許抑制圖像內(nèi)的可視振動(dòng)。本發(fā)明的主題因而是一種X射線成像設(shè)備，包括旋轉(zhuǎn)臂和安裝在旋轉(zhuǎn)臂上的成像組件，以及還包括耦合到旋轉(zhuǎn)臂的X射線源和X射線探測(cè)器，使得X射線源所發(fā)射的X射線入射到探測(cè)器中。依照本發(fā)明的一般特征，X射線成像設(shè)備還包括分別耦合到X射線源以及X射線探測(cè)器相的第一和第二振動(dòng)測(cè)量部件，以及第一和第二致動(dòng)器，該第一和第二致動(dòng)器適于移動(dòng)所述X射線源和X射線探測(cè)器以抑制由所述振動(dòng)測(cè)量部件所測(cè)量的振動(dòng)的至少一個(gè)分量。通過(guò)使用振動(dòng)測(cè)量部件以及一方面與X射線源相關(guān)而另一方面與X射線探測(cè)器相關(guān)的致動(dòng)器，可以分別地最小化X射線源和X射線探測(cè)器中的振動(dòng)。此外，在抑制振動(dòng)時(shí)，在所有成像過(guò)程期間探測(cè)器和射線管保證對(duì)齊。依照另一特征，第一致動(dòng)器包括第一壓電致動(dòng)器，其耦合到旋轉(zhuǎn)臂和X射線源之
間；以及第二致動(dòng)器包括第二壓電致動(dòng)器，其耦合到旋轉(zhuǎn)臂和X射線探測(cè)器之間。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二測(cè)量部件包括分別平衡點(diǎn)X射線源和X射線探測(cè)器的第一和第二加速度計(jì)。例如，第一和第二加速度計(jì)分別地安裝在X射線源和X射線探測(cè)器上。依照另一特征，X射線成像設(shè)備包括振動(dòng)控制器，其接收第一和第二測(cè)量部件所傳遞的振動(dòng)水平測(cè)量值，并且適于從振動(dòng)水平測(cè)量值中為第一和第二致動(dòng)器精細(xì)提供的第一和第二控制信號(hào)。依照又一特征，振動(dòng)控制器適于產(chǎn)生所述第一和第二控制信號(hào)以最小化如下函數(shù)Ai = (Actd +F2+F1) + (Actt +F3+F{)( I )
—尸 其中-Ai對(duì)應(yīng)于由振動(dòng)引起的圖像變化；-Actd表示X射線探測(cè)器位置和第二致動(dòng)器位置之間的差；-F1對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)向節(jié)(knuckle)位置；-F2對(duì)應(yīng)于第二致動(dòng)器和轉(zhuǎn)向節(jié)之間的位置的差；-Actt表示X射線源位置和第一致動(dòng)器位置之間的差；-F3表示第一致動(dòng)器和轉(zhuǎn)向節(jié)之間的位置的差；以及-Pd, Pt以及Pp分別對(duì)應(yīng)于X射線探測(cè)器位置、X射線源位置以及待成像的患者身體的位置。本發(fā)明的再一目的，依照第二方面，是一種操作如上所定義的X射線成像設(shè)備的方法，包括如下步驟-測(cè)量X射線源和X射線探測(cè)器中的振動(dòng)；以及-驅(qū)動(dòng)第一和第二致動(dòng)器，以便移動(dòng)X射線源和X射線探測(cè)器來(lái)抑制振動(dòng)的至少一個(gè)分量。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括從振動(dòng)測(cè)量值水平中為第一和第二致動(dòng)器精細(xì)提供第一和第二控制信號(hào)。


通過(guò)閱讀如下的詳細(xì)說(shuō)明(僅作為非限制性實(shí)例給出)以及參考附圖，本發(fā)明的其它目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)，其中-附圖I是依照本發(fā)明的X射線成像設(shè)備的示意圖；-附圖2是圖I的X射線成像設(shè)備的示意圖，其圖釋了用于為致動(dòng)器精細(xì)提供控制信號(hào)的傳遞函數(shù)(transfer function)；-附圖3是振動(dòng)控制器的示意圖；以及-附圖4圖釋了由振動(dòng)控制器所執(zhí)行的、與振動(dòng)抑制方法相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)圖像控制圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明I X射線成像系統(tǒng)；2成像組件；3基座組件；4 X射線管；5 X射線探測(cè)器；6 C形臂；7第二臂；8固定支承；9、10致動(dòng)器；11、12振動(dòng)測(cè)量部件；14振動(dòng)控制器；15放大·器；Pd用于測(cè)量探測(cè)器位置的傳感器；Pactd用于測(cè)量第二致動(dòng)器位置的傳感器；Ppivot用于測(cè)量轉(zhuǎn)向節(jié)位置的傳感器；Pp用于測(cè)量所感興趣區(qū)域的位置的傳感器；Pt用于測(cè)量射線管位置的傳感器；Pactt用于測(cè)量第一致動(dòng)器位置的傳感器；Fad、Fat控制信號(hào)；
A、力射線管和探測(cè)器的位置的估計(jì)值。
at
具體實(shí)施例方式首先參考圖I，其圖釋了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的醫(yī)療成像設(shè)備，其為血管類型醫(yī)療成像設(shè)備。在該非限制性的設(shè)想應(yīng)用中，該成像系統(tǒng)I意圖用于血管造影術(shù)檢查。如所示的，該設(shè)備I基本地包括安裝在基座組件3上的成像組件2。該成像組件2基本地包括能夠沿發(fā)射方向發(fā)射X射線束的X射線管4以及X射線探測(cè)器5，二者布置在C形臂6的兩個(gè)彼此相對(duì)端部，在該例中C形臂采取弓形，使得射線管4所發(fā)射的X射線入射到探測(cè)器5。安裝該臂6使得能夠在第二臂7上滑動(dòng)，該第二臂7旋轉(zhuǎn)地安裝在固定支承8上，而支承8自身則安裝在基座組件3上。因此，支承8、旋轉(zhuǎn)臂7和C形臂6這三者都是相對(duì)彼此鉸接式的，使得X射線成像設(shè)備能夠三維移動(dòng)以便從各個(gè)角度產(chǎn)生待檢查器官的圖像。在射線照相術(shù)中，使射線管4和探測(cè)器5面向躺在檢查臺(tái)(未示出)的患者的身體中的感興趣區(qū)域(ROI)，使得當(dāng)所感興趣的區(qū)域插入X射線管4和探測(cè)器5之間時(shí)，該區(qū)域被X射線輻射并且探測(cè)器5產(chǎn)生表示所插入的感興趣區(qū)域特性的數(shù)據(jù)。為了抑制成像設(shè)備移動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)或在成像設(shè)備已經(jīng)到達(dá)其最終位置以及被所感興趣的區(qū)域圍繞時(shí)所產(chǎn)生的剩余振動(dòng)(residual vibration), X射線成像設(shè)備還配備有振動(dòng)測(cè)量部件和致動(dòng)器，其中致動(dòng)器可操作以局部地移動(dòng)射線管4和探測(cè)器5來(lái)局部地控制它們的位置。如所示的，成像組件因此包括兩個(gè)致動(dòng)器9、10，一個(gè)用于射線管4而另一個(gè)用于探測(cè)器5，以及兩個(gè)振動(dòng)測(cè)量部件11和12，一個(gè)用于射線管4而另一個(gè)用于探測(cè)器5。振動(dòng)測(cè)量部件優(yōu)選地是3軸測(cè)量部件并且分別地直接附連于射線管4和探測(cè)器5。振動(dòng)測(cè)量部件的目的在于測(cè)量振動(dòng)水平，以便為致動(dòng)器9和10精細(xì)提供第一和第
二控制信號(hào)。
可以理解的是，振動(dòng)測(cè)量部件可以包括不同的安排，以及例如可以包括兩個(gè)分別地安裝在射線管和探測(cè)器上的加速度計(jì)。致動(dòng)器9和10分別地耦合在C形臂6與射線管和探測(cè)器之間。它們被安裝到C形臂的彼此相對(duì)端部上，以取代依照現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展水平的X射線成像設(shè)備中所使用的剛性耦合。兩個(gè)致動(dòng)器的目的在于局部地移動(dòng)射線管和探測(cè)器以抑制圖像組件所生成圖像中的可視振動(dòng)。正如所能夠構(gòu)想的，兩個(gè)致動(dòng)器9和10也可以具有不同的安排。例如在特定的實(shí)施例中，各個(gè)致動(dòng)器9和10具有壓電特性，使得，當(dāng)被第一和第二控制信號(hào)激勵(lì)時(shí)，其施加位移力(displacement force)到其所附連的致動(dòng)器上。換句話說(shuō)，致動(dòng)器各是安裝在C形臂6的一個(gè)端部上的壓電致動(dòng)器，并且附連于射 線管4或探測(cè)器5，使得，當(dāng)被激勵(lì)時(shí)，響應(yīng)第一和第二控制信號(hào)而修正致動(dòng)器9和10的厚度，并且能夠在某種程度上修正射線管和探測(cè)器的位置以抑制可視振動(dòng)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2，X射線成像設(shè)備可以配備有傳感器組以測(cè)量設(shè)備的重要元件的位置，即用于測(cè)量探測(cè)器的位置的傳感器Pd ;用于測(cè)量第二致動(dòng)器的位置的傳感器Parfd;用于測(cè)量C形臂6的轉(zhuǎn)向節(jié)位置的傳感器Ppivtrt ;用于測(cè)量患者的所感興趣區(qū)域的位置的傳感器Pp;用于測(cè)量射線管的位置的傳感器Pt ;以及用于測(cè)量第一致動(dòng)器的位置的傳感器Pac;tt。此外，通過(guò)振動(dòng)控制器可以計(jì)算傳遞函數(shù)組，即-地位置Pgnd和轉(zhuǎn)向節(jié)位置Ppivrt之間的傳遞函數(shù)F1；-轉(zhuǎn)向節(jié)位置Ppivtrt和第二致動(dòng)器探測(cè)器位置Partd之間的傳遞函數(shù)F2；-轉(zhuǎn)向節(jié)位置PpivJ和第一致動(dòng)器射線管位置Paett之間的傳遞函數(shù)F3；-地位置Pgnd和對(duì)象位置Pp之間的傳遞函數(shù)F4；-射線管位置和第一致動(dòng)器位置Parttt之間的傳遞函數(shù)Arft;以及-探測(cè)器位置Pd和第二致動(dòng)器位置Pac;td之間的傳遞函數(shù)Αεα。換句話說(shuō)，傳遞函數(shù)表示如下Ppivot-Pgnd = F1(I)PActd-Ppivot = F2(2)Pacm-P一。t = F3 ⑶Pd-PActd = Actd (4)Pt-PActt = Actt (5)以地作為參照物(Pgnd = 0)，獲得如下傳遞函數(shù)Piktd-F1 = F2 (6)Pacm-F1 = F3W以及Pd = ActjFjF1 (8)Pt = Act1^FjFl (9)鑒于上述，由振動(dòng)引起的圖像中的變量Ai可以由如下等式定義M = APd+APt(10)
、P t J
使得
權(quán)利要求
1.一種X射線成像設(shè)備，包括旋轉(zhuǎn)臂(6)和安裝在所述旋轉(zhuǎn)臂上的成像組件(2)，以及包括耦合到所述旋轉(zhuǎn)臂的X射線源(4)和X射線探測(cè)器(5)，使得由所述X射線源發(fā)射的X射線入射到所述探測(cè)器，其特征在于，包括第一和第二振動(dòng)測(cè)量部件(11、12)，分別耦合到所述X射線源和所述X射線探測(cè)器；以及第一和第二致動(dòng)器(9、10)，適于移動(dòng)所述X射線源和所述X射線探測(cè)器以抑制由所述振動(dòng)測(cè)量部件測(cè)量的振動(dòng)的至少一個(gè)分量。
2.如權(quán)利要求I所述的X射線成像設(shè)備，其中所述第一致動(dòng)器(9)包括第一壓電致動(dòng)器，耦合在所述旋轉(zhuǎn)臂和所述X射線源之間；以及第二致動(dòng)器(10)包括第二壓電致動(dòng)器，耦合在所述旋轉(zhuǎn)臂和所述X射線探測(cè)器之間。
3.如權(quán)利要求I或2所述的X射線成像設(shè)備，其中所述第一和第二測(cè)量部件包括分別耦合到所述X射線源和所述X射線探測(cè)器的第一和第二加速度計(jì)(11、12)。
4.如權(quán)利要求3所述的X射線成像設(shè)備，其中所述第一和第二加速度計(jì)分別地安裝在所述X射線源和所述X射線探測(cè)器上。
5.如權(quán)利要求I到4的任一項(xiàng)所述的X射線成像設(shè)備，還包括振動(dòng)控制器(14)，接收由所述第一和第二測(cè)量部件傳遞的振動(dòng)水平測(cè)量值，并且適于從所述振動(dòng)水平測(cè)量值中為所述第一和第二致動(dòng)器精細(xì)提供第一和第二控制信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的X射線成像設(shè)備，其中所述振動(dòng)控制器適于生成所述第一和第二控制信號(hào)以最小化如下函數(shù)
7.一種操作權(quán)利要求I到6的任一項(xiàng)所述的X射線成像設(shè)備的方法，其特征在于，包括如下步驟 -測(cè)量所述X射線源和所述X射線探測(cè)器中的振動(dòng)；以及 -驅(qū)動(dòng)所述第一和第二致動(dòng)器，以便移動(dòng)所述X射線源和所述X射線探測(cè)器來(lái)抑制所述振動(dòng)的至少一分量。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括為所述第一和第二致動(dòng)器精細(xì)提供的第一和第二控制信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種X射線成像設(shè)備，包括旋轉(zhuǎn)臂(6)和安裝在旋轉(zhuǎn)臂上的成像組件(2)，以及包括耦合到旋轉(zhuǎn)臂的X射線源(4)和X射線探測(cè)器(5)。本發(fā)明的X射線成像設(shè)備包括分別耦合到X射線源和X射線探測(cè)器的第一和第二振動(dòng)測(cè)量部件(11、12)，以及第一和第二致動(dòng)器(9、10)，該第一和第二致動(dòng)器適于移動(dòng)所述X射線源和所述X射線探測(cè)器以抑制振動(dòng)的至少一個(gè)分量。
文檔編號(hào)H05G1/02GK102885634SQ20121028850
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者C·馬丁尼斯費(fèi)雷拉, O·阿爾阿薩德 申請(qǐng)人:通用電氣公司