Поворотный гентри для мультимодальных систем визуализации - RU2639999C2

Чертежи

Описание

Приведенное ниже относится в целом к медицинской визуализации. Это находит особенное применение в отношении мультимодальных систем, которые включают в себя рентгеновскую компьютерную томографию (КТ), позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ), однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (ОФЭКТ), магнитный резонанс (МР) и ультразвуковые исследования (УЗИ), и гентри, которые поддерживают такие системы, и будет описано с конкретной ссылкой на них. Однако следует понимать, что это также находит свое применение в других сценариях использования и необязательно ограничивается вышеупомянутым применением.

Каждый метод визуализации, такой как КТ, ПЭТ, ОФЭКТ, МР и УЗИ имеет свои положительные стороны и недостатки. Например, КТ обеспечивает анатомические подробности, но ограничивается в предоставлении метаболической или функциональной информации. ПЭТ обеспечивает метаболическую или функциональную информацию, но ограничено в предоставлении пространственных анатомических подробностей. Методы визуализации все в большей степени сочетают для обеспечения положительных сторон обоих методов визуализации. Мультимодальные системы, которые сочетают два или более метода визуализации, как правило, используют отдельный гентри для реализации каждого метода визуализации. Каждый гентри содержит детекторы и/или электронную аппаратуру для метода. Гентри, как правило, являются разделяемыми для обеспечения легкости технического обслуживания, но могут прилегать друг к другу для облегчения регистрации изображения и перемещения пациента через поле сканирования обоих методов.

Например, в КТ/ПЭТ-системе койка или кушетка поддерживает пациента, тогда как койка перемещается через первый КТ-гентри, а затем через ПЭТ-гентри. КТ-гентри включает в себя рентгеновские камеры или детекторы. ПЭТ-гентри включает в себя детекторы, которые обнаруживают гамма излучения фотонов. Различные методы используют различные типы детекторов. Однако изоцентры платформ выравниваются вдоль центральной оси для облегчения регистрации изображений, образованных каждым методом или сочетанием из обоих. Другой пример включает в себя МР/ПЭТ. Гентри для МР-системы включает в себя различные катушки, такие как основной магнит, градиентные катушки и РЧ-катушки. МР-система также включает в себя механизм охлаждения, такой как магистраль, по которой циркулирует хладагент из криогенного вещества, который охлаждает катушки до сверхпроводящих температур.

Чтобы облегчить техническое обслуживание, гентри, как правило, являются разделяемыми. Например, в некоторых КТ/ПЭТ-системах более тяжелый КТ-гентри является неподвижным, а более легкий ПЭТ-гентри помещается на комплект прецизионных рельсов, по которым ПЭТ-гентри скользит от КТ-гентри для обслуживания. Прецизионные рельсы выполняют с возможностью обеспечения точности, воспроизводимости и легкости использования. Однако расстояние между двумя гентри в открытом положении ограничивается длиной рельсов. Длина рельсов ограничивается размером помещения и стоимостью. Рельсы также препятствуют другому использованию пространства, когда не вовлечены в обслуживание. Часто расстояние, отведенное между гентри в открытом положении, делает обслуживание затруднительным. Техника, используемая для обслуживания оборудования, должна быть поднята над рельсами, а персонал должен работать и перемещаться в пространстве между гентри.

Кроме того, когда имеется большая разница в высоте между рельсами и скользящим механизмом, расположенным на полу, использование рельсов усложняет выравнивание изоцентров, которые находятся на соответственной высоте койки или кушетки пациента. Эта разница усиливается под действием динамической нагрузки на консольную опору пациента, а также термических изменений.

Приведенное ниже раскрывает новый и усовершенствованный поворотный гентри для мультимодальных систем визуализации, который направлен на вышеозначенные и другие проблемы.

В соответствии с одним аспектом мультимодальная система визуализации включает в себя неподвижный гентри и поворотный гентри. Неподвижный гентри поддерживает первый метод визуализации. Поворотный гентри соединяется с неподвижным гентри с помощью по меньшей мере трех точек крепления и поддерживает второй метод визуализации. Поворотный гентри выборочно включает в себя поворотную раму и по меньшей мере три точки крепления для скрепления вместе неподвижного и поворотного гентри в конфигурации визуализации. По меньшей мере три точки крепления включают в себя по меньшей мере один шарнир, который дает возможность поворотному гентри поворачиваться вокруг неподвижного гентри в конфигурацию обслуживания.

В соответствии с другим аспектом, ПЭТ/КТ-система визуализации включает в себя неподвижный гентри и поворотный гентри. Неподвижный гентри включает в себя множество детекторов, которые обнаруживают рентгеновские лучи, и электронные схемы, которые преобразуют обнаруженные рентгеновское излучение в изображения.

Поворотный гентри соединяется с неподвижным гентри по меньшей мере тремя точками крепления. Поворотный гентри включает в себя поворотную раму, множество детекторов, установленных на поворотной раме, которые обнаруживают излучаемые гамма-фотоны, электронные схемы, которые преобразуют обнаруженные излучаемые гамма-фотоны в изображения, и по меньшей мере три точки крепления. По меньшей мере три точки крепления включают в себя шарнир.

В соответствии с другим аспектом, ПЭТ/КТ-система визуализации включает в себя КТ-гентри, ПЭТ-гентри и шарнир в сборе. КТ-гентри очерчивает контур осевого КТ-канала, который имеет изоцентр. ПЭТ-гентри включает в себя кольцевой массив ПЭТ-детекторов, который очерчивает контур осевого канала, который имеет изоцентр. Шарнир в сборе (14) поворотно поддерживает ПЭТ-гентри на КТ-гентри для поворота между (a) рабочим положением, в котором кольцевой массив ПЭТ-детекторов располагается в осевом КТ-канале с ПЭТ- и КТ-изоцентрами, как правило, выровненными и (b) положением обслуживания, в котором ПЭТ-гентри поворачивается вокруг шарнира в сборе от КТ-гентри для облегчения доступа к КТ- и ПЭТ-гентри для обслуживания.

Одним преимуществом является улучшенное удобство обслуживания гентри с более открытым пространством.

Другое преимущество состоит в легкости доступа к каждому гентри.

Другое преимущество состоит в гибкости вариантов доступа.

Другое преимущество состоит в легкости выравнивания изоцентров.

Другое преимущество включает в себя сниженные требования к площади помещения.

Еще дополнительные преимущества должны быть приняты во внимание обычными специалистами в данной области техники в результате прочтения и осмысления следующего подробного описания.

Изобретение может принимать форму различных составляющих и расположений составляющих, и на разнообразных этапах и расположении этапов. Чертежи приводятся лишь для целей иллюстрирования предпочтительных вариантов реализации и не должны быть истолкованы как ограничивающие изобретение.

Фигура 1 схематически иллюстрирует в перспективе вариант реализации мультимодальной системы с поворотным гентри в открытом положении с двумя шарнирами.

Фигура 2 схематически иллюстрирует в перспективе один вариант реализации мультимодальной системы с поворотным гентри и опорным колесным узлом.

Фигура 3 схематически иллюстрирует в разрезе один вариант реализации опорного колесного узла.

Фигура 4 схематически иллюстрирует в перспективе один вариант реализации мультимодальной системы поворотного гентри с единственным разъемным шарниром, необязательно двумя разъемными шарнирами на обеих сторонах и по меньшей мере тремя точками крепления.

Фигура 5 схематически иллюстрирует в другой перспективе вариант реализации поворотного гентри, показанного на Фигуре 4, с удаленными для упрощения иллюстрации детекторами.

Фигура 6A схематически иллюстрирует изображение в перспективе, а Фигура 6B - разрез одного варианта реализации блокировочного механизма.

На основании Фигуры 1 схематически иллюстрируется вариант реализации мультимодальной системы 1 с поворотным гентри в открытом положении. Мультимодальная система 1 включает в себя гентри для каждого метода. Методы включают в себя КТ, МР, ПЭТ, ОФЭКТ, УЗИ и т.п. Система включает в себя неподвижный гентри 2, который показан без крышки. Неподвижный гентри закрепляется в стационарном положении и включает в себя отверстие 3 канала в осевом центре гентри, где расположен изоцентр. Объект перемещается в отверстие канала в процессе визуализации с помощью опоры, койки или кушетки пациента (не показаны). Неподвижный гентри включает в себя детекторы 4, прикрепленные к фиксированной раме 5. Стационарное положение неподвижного гентри 2 может быть поддержано креплениями 6 на полу. Неподвижный гентри осуществляет методы, такие как КТ, МР, ПЭТ и т.п. Выбор метода для неподвижного гентри включает рассмотрения массы, размера и других составляющих. Например, в МР-гентри масса катушек и механизмы охлаждения катушек благоприятствуют стационарному или неподвижному гентри. Гентри для КТ включает в себя фотокамеры или детекторы, которые обнаруживают рентгеновские лучи, рентгеновскую трубку и систему охлаждения на основе масла, вращающийся гентри и двигатели для вращения гентри при высоких скоростях, которые также имеют существенную массу. ПЭТ-гентри включает в себя множество детекторов, расположенных по периферии вокруг изоцентра или канала. Масса и природа ПЭТ-детекторов делают возможной либо неподвижный гентри, либо поворотный гентри. Величина, размер, местоположение и природа схем, установленных на неподвижном и на поворотном гентри, зависит от осуществляемого метода.

Система включает в себя поворотный гентри 8, прикрепленный к неподвижному гентри по меньшей мере тремя точками 10 крепления, для установления его местоположения и ориентации относительно 3-х ортогональных осей. В показанном варианте реализации показаны четыре точки крепления. Две точки крепления включают в себя фиксированные точки 12 крепления, а две включают в себя шарниры 14. Поворотный гентри 8 поворачивается вдоль оси на одной стороне гентри. Шарнир или шарнирный узел, шарниры или шарнирные узлы могут быть установлены на любой стороне. Поворотный гентри включает в себя раму 16, которая является жесткой по конструкции. Детекторы 18 для осуществляемого метода поворотного гентри, такие как множество ПЭТ-детекторов или кольцевой массив ПЭТ-детекторов, прикрепляют к раме 16. Детекторы поворотного гентри очерчивают контуры приемного канала для пациента вместе с изоцентром поворотного гентри. Объект перемещается в канал с помощью опоры пациента (не показана) в процессе визуализации. Схемы 20 для осуществления второго метода прикреплены к раме. Величина, размер и природа схем 20 являются определенными для метода, осуществляемого на поворотном гентри. В показанном варианте реализации поворотный гентри открывается приблизительно на 90° или более для легкости доступа к обоим гентри. Предусматриваются открывания на другую величину в градусах, но ограничения по площади помещения могут ограничивать дугу поворотного гентри. В дополнение на полу не остается никаких металлоконструкций, таких как рельсы. Поворотный гентри в открытом положении или в положении обслуживания также обеспечивает непосредственный доступ к поворотному и неподвижному гентри. Не имеется никаких рельсов или других составляющих, проходящих через или приподнимающих оборудование. Ось вращения для поворотного гентри может находиться с любой стороны, в зависимости от того, как это может быть более подходящим для планировки помещения для визуализации.

Точки 10 крепления включают в себя кронштейны 22, которые являются регулируемыми. В ходе производственной наладки и калибровки кронштейны регулируют для выравнивания изоцентров неподвижного гентри 2 и поворотного гентри 8, когда поворотный гентри находится в закрытом положении. Механизм регулирования, такой как крепежные винты, обеспечивает точную регулировку. Например, в КТ/ПЭТ-системе, КТ-детекторы расположены на неподвижном гентри, а ПЭТ-детекторы расположены на поворотном гентри. Кронштейны используют для выравнивания изоцентра ПЭТ-детекторов с изоцентром КТ-детекторов. Шарнирный узел шарнирно поддерживает ПЭТ-гентри на КТ-гентри для поворота между рабочим положением, в котором ПЭТ-детекторы располагаются в осевом КТ-канале с изоцентрами, как правило, выровненными, и положением обслуживания, в котором ПЭТ-гентри поворачивается вокруг шарнирного узла от КТ-гентри для облегчения доступа к гентри для обслуживания.

Фигура 2 схематически иллюстрирует в перспективе один вариант реализации мультимодальной системы 1 и поворотного гентри 8 с опорным колесным узлом 24 и схемами, не показанными для упрощения иллюстрации. Поворотный гентри может включать в себя один или более опорных колесных узлов. Опорный колесный узел 24 присоединяется к поворотной раме 16 и для того, чтобы минимизировать нагрузку, приложенную к раме 5 неподвижного гентри, обеспечивает опору, когда поворотный гентри прикрепляется к неподвижному гентри, а также когда его отсоединяют от точек крепления сбоку, в частности, при открывании и в открытых положениях. Колесный узел обеспечивает почти постоянное усилие, даже если колесный узел передвигается по неровностям на полу.

Фигура 3 схематически иллюстрирует разрез одного варианта реализации опорного колесного узла. Колесный узел 24 включает в себя опорное колесо 26, присоединенное подвижным штифтом 28, который дает возможность колесу вращаться вокруг вертикальной оси. Хотя здесь проиллюстрировано вращающееся опорное колесо 26, определенно можно использовать не вращающиеся опорные колеса. Колесный узел включает в себя неподвижный блок 30, который прикрепляется к раме 16. Колесный узел включает в себя пружину 32, которая регулируется посредством регулировочного колпака 34 для обеспечения почти постоянного усилия. Резьба между колпаком и блоком делает возможной сжатие пружины, подлежащей регулированию. Предусматриваются другие колесные узлы, такие как узлы пневматических подвесок и т.п. Опорные колесные узлы выполняют с возможностью прикладывания минимальной нагрузки к неподвижному гентри 2 и гарантирования реакции опоры, близкой к номинальному значению, даже если вдоль траектории движения колеса неровный пол, тогда как поворотный гентри открывается. Сжатие и расширение пружины амортизирует силы, которые в ином случае могут быть переданы на шарнир, потенциально неблагоприятно воздействуя на калибровку и выравнивание изоцентров.

Фигура 4 схематически иллюстрирует в перспективе один вариант реализации мультимодальной системы поворотного гентри с разъемными шарнирами. Система включает в себя три точки 10 крепления. Точки крепления располагаются в положениях приблизительно «3, 6 и 9 часов» на поворотном гентри. Точка крепления в положении «6 часов» представляет собой фиксированную точку крепления. Точки крепления в положениях «3 часа» и «9 часов» каждая включают в себя фиксированную точку крепления и шарнирный механизм. Фиксированная точка крепления функционирует, только когда поворотный гентри находится в закрытом положении. В варианте реализации электронные схемы 20 располагаются перед фиксированной точкой крепления на «9 часов». Величина, размер, местоположение и природа электронных схем 20 зависят от осуществляемого метода. В этом варианте реализации внешний диаметр оси шарнира незначительно меньше, чем внутренний диаметр отверстия опоры. В рабочем положении поворотный гентри 8 прикреплен к неподвижному гентри 2 посредством трех фиксированных точек крепления и с помощью конструкции, все еще имея просвет между осью шарнира и шарнирной опорой. После того, как поворотный гентри 8 отделяется от неподвижного гентри 2 за счет разъединения трех фиксированных точек крепления, шарнир будет входить в зацепление для облегчения поворота. Шарнир только поддерживает и удерживает поворотный гентри 8 при открывании и в открытых положениях. Фиксированные точки крепления блокируют поворотный гентри с неподвижным гентри в закрытом, т.е. рабочем, положении. Поворотный гентри может поворачиваться для открытия вдоль одной боковой оси или другой и открываться в любом направлении, таком как слева направо или справа налево, за счет удаления цилиндрической оси шарнира с одной стороны. В открытом положении работоспособно только одно направление. В альтернативных вариантах реализации шарнир 14 устанавливается на одной стороне или на другой стороне либо на заводе, либо на территории заказчика для открытия только на выбранную единственную сторону. Точки крепления функционируют в закрытом положении для выравнивания изоцентра поворотного гентри 8 с изоцентром неподвижного гентри 2. Множественные опорные колесные узлы 24 показаны присоединенными к раме 16.

Фигура 5 схематически иллюстрирует в другой перспективе вариант реализации поворотного гентри 8, показанного на Фигуре 4, с не показанными для упрощения иллюстрации детекторами. Фиксированная точка крепления на «6 часов» показана с блокировочным механизмом 36. Фиксированная точка крепления прикрепляет раму 16 поворотного гентри 8 к раме 5 неподвижного гентри 2. По меньшей мере три точки 10 крепления включают в себя шарнир 14 в положении «3 часа», необязательно другой шарнир 14 в положении «9 часов», и три блокиратора 36 в фиксированных точках крепления «9:00», «6:00» и «3:00». Точки крепления выполняют с возможностью обеспечения подвижности при движении в одном направлении координатной оси и ограничения в двух других направлениях. Например, блокиратор 36 «9:00» обеспечивает подвижность в направлении X и ограничивает движение в направлениях Y и Z. Блокиратор «6:00» обеспечивает подвижность в направлении Y и ограничивает поступательное перемещение в направлениях X и Z. Блокиратор использует механизм, такой как штифт 38 и пластинчатую пружину 40 для обеспечения подвижности в направлении, перпендикулярном плоскости пластинчатой пружины, и для ограничения движения в двух других направлениях.

Шарнир 14 включает в себя опоры 42, вращательно установленные на оси 44. В одном варианте реализации посадка между осью и опорами является тугой скользящей посадкой, какими являются шарниры из вариантов реализации, показанных на Фигурах 1 и 2. В другом варианте реализации внутренний диаметр опор незначительно больше, чем внешний диаметр парной оси, так что эта ось может незначительно передвигаться внутри опоры, какими являются шарниры из вариантов реализации, показанных на Фигурах 4 и 5. Шарниры со свободной посадкой входят в зацепление для ограничения поворота, когда поворотный гентри 8 находится в открывающемся и в открытом положениях, где по меньшей мере три фиксированные точки крепления разъединены. В рабочем положении поворотный гентри 8 прикреплен к неподвижному гентри 2 посредством по меньшей мере трех фиксированных точек крепления 10, где все еще имеется просвет между шарнирной опорой и цилиндрической осью шарнира.

Фигура 6A схематически иллюстрирует в перспективе, а Фигура 6B в разрезе один вариант реализации блокировочного механизма. Блокиратор 36 включает в себя цилиндрический штифт 38 и пластинчатую пружину 40. Штифт 38 устанавливается в неподвижном положении. В одном варианте реализации штифт включает в себя механизм регулирования, такой как крепежные винты (не показаны). В закрытом положении поворотный гентри передвигает штифт 38 в приемное отверстие в пластинчатой пружине. Пластинчатая пружина обеспечивает подвижность в одном направлении, показанном как направление X, но ограничивает движение в направлениях Y и Z. Штифт зажимается в отверстии для удержания поворотного гентри в закрытом положении.

Следует принимать во внимание, что применительно к конкретным иллюстративным вариантам реализации, представленным в данном документе, описываются определенные структурные и/или функциональные признаки, включенные в заданные элементы и/или составляющие. Однако предполагается, что эти признаки могут с той же или похожей выгодой также подобно быть включенными в другие элементы и/или составляющие, где целесообразно. Также следует принимать во внимание, что различные аспекты примерных вариантов реализации могут быть выборочно применены, как целесообразные для достижения других альтернативных вариантов реализации, удовлетворяющих требованиям для желаемых применений, причем другие альтернативные варианты реализации тем самым реализуют соответствующие преимущества аспектов, включенных в них.

Также следует принимать во внимание, что конкретные элементы или составляющие, описанные в данном документе, могут обладать своей функциональностью, подходяще реализованной посредством аппаратного, программного обеспечения, встроенных программ или их сочетания. Дополнительно следует принимать во внимание, что определенные элементы, описанные в этом документе как объединенные вместе, могут, при определенных обстоятельствах, представлять собой автономные элементы, или в иных случаях разделенные. Аналогично множество конкретных функций, описанных как выполняемые одним конкретным элементом, могут выполняться множеством отличных элементов, действующих независимо для осуществления индивидуальных функций, или определенные индивидуальные функции могут быть разделены и осуществлены множеством отличных элементов, действующих во взаимодействии. Альтернативно некоторые элементы или составляющие, описанные в иных случаях и/или показанные в данном документе как отличные друг от друга, могут быть физически или функционально скомбинированы, где целесообразно.

Вкратце, настоящее описание было изложено со ссылкой на предпочтительные варианты реализации. Очевидно, что при прочтении и осмыслении настоящего описания будут приходить на ум другие модификации и видоизменения. Подразумевается, что изобретение должно быть истолковано как включающее в себя все такие модификации и видоизменения в той части, в которой они подпадают под объем прилагаемой формулы изобретения или её эквивалентов. Иначе говоря, следует принимать во внимание, что различные раскрытые выше и иные признаки и функции, или их альтернативы, могут быть подходяще скомбинированы во многие другие различные системы или применения, а также то, что различные, в настоящий момент непредвиденные или непредусмотренные их альтернативы, модификации, видоизменения или усовершенствования могут быть впоследствии выполнены специалистами в данной области техники, и которые аналогично подразумеваются, как охваченные следующей формулой изобретения.

Реферат

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к средствам визуализации. Мультимодальная система визуализации содержит неподвижный гентри, поворотный гентри, соединенный с неподвижным гентри по меньшей мере тремя точками крепления. Поворотный гентри включает: поворотную раму; по меньшей мере три точки крепления для скрепления неподвижного и поворотного гентри вместе в конфигурацию визуализации. Точки крепления включают в себя по меньшей мере один шарнир, который дает возможность поворотному гентри поворачиваться относительно неподвижного гентри в конфигурацию обслуживания. Использование изобретения позволяет достигнуть упрощения выравнивания изоцентров за счет усовершенствования доступа к каждому гентри и гибкость вариантов доступа. 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула