專利名稱：用于驅動移動成像系統的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及移動成像系統，更具體來說是涉及在掃描病人之前定 位移動成像系統。
背景技術：
移動X射線系統，以及其他診斷成像設備，經常被安裝在被移動到病人 所在位置的機動小車上。上述小車典型的在其后部具有兩個用于移動所述系
統的主輪。兩個可以旋轉的輪子通常設置在所述小車前部。另外，x射線源
或者射線管被安裝于靠近所述單元前部的可旋轉柱上。
在這些移動成像系統中，所述移動單元或者小車具有能夠允許一定角度 操縱的獨立驅動的輪子。驅動把手可裝設在所述小車的后部，允許操作者在 該把手的一側或另一側能更用力地推，使得所述小車能夠向一個方向或另一 個方向轉向。
通過使用后側的驅動把手，操作者能夠推動小車到一個位置，將小車定
位至靠近病人的床，并且可以安置x射線源或者其他探測器以便成像，例如， 在感興趣的解剖位置。當定位所述x射線管時，操作者通常位于該系統的管
側，其可以是病床相對所述移動單元的另一側。這樣，如果所述移動單元位 置不合適，操作者必須再次回到所述小車的后側并且嘗試定位所述單元使得
X射線源能夠正確地對準前述解剖位置。然而，因為所述單元非常重且在狹
小空間里不易操作，依靠后側的驅動把手來安置所述移動成像系統都是一個 艱難的工作。同時，這個調整過程還是耗時良久的。甚至， 一些病房非常狹 小同時/或者其中可供移動前述系統的操作空間受到譬如一些其他病人監護設 備和機器的限制。
所以，存在相對解剖部位更加容易安置所述x射線源的需要。

發明內容
在一個實施例中，移動成像系統包括機動驅動組件。第一和第二驅動輪 與前述機動驅動組件耦合連接。柱被耦合連接于所述機動驅動組件并且從該 組件向上延伸，并且可以圍繞樞軸點旋轉。臂狀物與所述柱耦合連接并且包 括安裝在其外側端的輻射源。縱軸平行于所述移動成像系統的長度延伸并且 中心位于第一和第二驅動輪之間。控制器被配置成根據所述柱相對于縱軸的 旋轉角度來確定驅動第一和第二驅動輪的第一和第二速度。
在另一個實施例中， 一種驅動移動成像系統的方法包括限定中心位于機 動驅動組件的第一和第二驅動輪中間并且平行于所述移動成像系統的長度的 縱軸。樞軸點被限定在耦合連接于前述機動驅動組件的可旋轉柱的中心，并 且所述可旋轉柱包括在此安裝的臂狀物。標識所述柱相對于前述縱軸的旋轉 角度。依靠所述旋轉角度，第一和第二速度被計算出來以驅動所述第一和第 二驅動輪。
在再一個實施例中，移動x射線成像系統包括具有第一和第二驅動輪的
機動驅動組件。柱在樞軸點處安裝于所述機動驅動組件，并且包括在此安裝
的臂狀物。所述柱可以相對于所述樞軸點旋轉。縱軸平行于所述移動x射線 成像系統的長度延伸并且中'c^:于所述第一和第二驅動輪中間。x射線源裝 設于所述臂狀物的夕卜側端。準直器相對于所述x射線源安裝，并且可相對所 述x射線源旋轉。配置控制器用以確定驅動第一和第二驅動輪的第一和第二 速度。所述第一和第二速度基于所述柱相對于縱軸的旋轉角度和所述準直器 相對于所述縱軸的旋轉角度中的至少一個。


附圖i是依照本發明實施例形成的移動成像系統的正視圖。 附圖2是框圖，其顯示了根據本發明的實施例基于旋轉驅動附圖i中的 系統的各部件。
附圖3是一示意圖，其示出依照本發明的實施例的所述驅動組件和柱相
互間的定位。
具體實施方式
前面的概述和下面對于本發明特定實施例的詳細描述，通過閱讀參照附 圖將得到更好地理解。就所述附圖顯示了不同實施例的功能框圖來說，所述 功能模塊不一定表示硬件電路之間的分割。所以，例如， 一個或更多的功能 模塊(例如處理器或者存儲器)可以使用單片硬件來實現(例如通用信號處 理器或者隨機存取存儲器，硬盤等)。近似的，所述程序可以是獨立程序，也 可以作為子程序被合并到操作系統中，還可以作為安裝軟件包的功能部分， 等等。應該理解，不同的實施例不會受限于附圖中顯示的配置和手段
(instrumentality) o
本文中，使用單數陳述并且使用"一個"來限定的元件或者步驟應該被 理解為不排除復數個上述元件或步驟，除非這種排除被明確說明。此外，對
本發明的"一個實施例"的弓l用也不意味著被解釋為排除了也包含了所述特 征的其他實施例的存在。此外，除非明確提到相反的說法，實施例"包括" 或者"具有" 一個或者多個具有特定屬性的元件可以包括另外的不具有上述
屬性的這類元件。
附圖1顯示了可以用于醫療或者其他領域的移動成像系統10。所述系統 10具有有輪的機動驅動組件12和操作控制臺14,所述操作控審怡可被所述 驅動組件12支撐。所述機動驅動組件12在所述系統10的后端26處具有兩 個后驅動輪18 (圖中顯示了一個輪子)，并且在所述系統10的前端28處具有 兩個前輪20 (圖中顯示了一個輪子)。
柱16或者其他支撐元件附著于所述驅動組件12并從所述驅動組件向上 延伸，并且相對于所述驅動組件12旋轉或轉動。傳感器46可檢測所述柱16 相對于所述驅動組件12的轉動或者位移的量。臂狀物(arm) 32在預先確定 的旋轉位置被固定到所述柱16。臂狀物32還可相對柱16縮短(telescope), 這樣可以使安裝于所述臂狀物32夕剛端的部件更靠近或者更遠離所述柱16 移動。在一個實施例中，所述臂狀物32可具有相對所述柱16的更大的自由 度。輻射源34，例如X射線源組件15，附著于所述臂狀物32的外側端并且 具有容納X射線源(圖中未示)的X射線管罩22。準直器24附著于所述管 罩22，并且相對于所述管罩22可旋轉。可提^f專感器48用以檢測所述準直 器24相對于所述驅動組件12和/或所述柱16轉動或者移動的量。X射線檢測 器36檢測X射線數據并且可以與成像控制器27通過無線或者電纜37通信。應該注意,不同實施例中的傳感器可以是任何一種或多種類型的傳感器。 例如，所述傳感器中的一個或多個可以基于使用光、磁、電或者其他手段來 感測距離的變化而進行工作。
驅動把手(drive handle) 38設置在所述系統10的后端26。驅動控制器 50基于驅動把手38的操縱來感測或者接收信號，籍此所述系統10可以被驅 動至不同位置以便對目標29進行成像。所述驅動組件12可以具有至少一個 馬達并且能夠分別地驅動第一和第二驅動輪100和102。
典型的，目標29躺在床或者臺面30上。 一旦系統10安置于所述臺面 30附近，柱16被扭動或者轉動以定位所述X射線源組件15到所述目標29 上方。所述檢測器36被定位于所述目標29的相反側。
一個或者多個用戶接口可以被提供在靠近所述X射線源組件15和/^/f 述系統10的后端26的位置以便基于所述柱16、所述準直器24相對于所述驅 動組件12的旋轉角度和/或其他期望的相對于所述驅動組件12的行進方向對 準所述目標29內的期望的解剖位置和X射線源組件15。所述用戶接口由此 可以提供多個輸入，使得操作者能夠沿不同的期望方向開始移動。例如，用 戶接口 40或42可以分別設置在所述X射線源組件15或者所述準直器24上。 替代的，用戶接口 (圖中未顯示)可以設置在所述臂狀物32的一側或者兩側 上。所述用戶接口 40和42與所述驅動控制器50通信，允許用戶從前端28 調整所述X射線源組件15相對于目標29的解剖位置的定位。在另一個實施 例中，附加的用戶接口 44可設置在靠近所述系統10的后端26的位置。可選 地，所述用戶接口 44可以和所述驅動把手38集，一起，或者所述用戶接 口 40—44可被配置成能夠被控制在操作者手中遠離所述系統10的遠程控制。 戶皿用戶接口 40—44可以與所述驅動控制器50無線通信或者通過有線連接 通信。所述用戶接口40—44可以是下述中的一個或者組合按鈕、操縱桿、 撥動開關、助力手柄，上述被設置成鍵盤上的按鍵或者觸摸屏上的選項，等 等。
所述驅動控制器50從指示所述柱16、臂狀物32、準直器24和/或X射 線源組件15的位置的傳感器46和傳感器48接收角度信息。當操作者激活所 述用戶接口 40—44中的一個時，所述系統10可基于例如所述柱16相對于所 述驅動組件12的旋轉角度被移動。在另一個實施例中，所述準直器24可以相對于所述X射線管罩22被旋轉或者調整。從而，所述準直器24和驅動組 件12之間的角度關系也將改變。所述驅動控制器50然后可以基于戶脫準直 器24相對于驅動組件12的旋轉角度移動所述系統10 (例如，開啟(engage) 所述驅動組件12內的(多個)馬達以促使所述后部驅動輪18移動和/或轉動 所述柱16)。應該理解，相對于所述驅動組件12的不同的旋轉角度都是可以 使用的。至少一個實施例的技術效果就是能夠基于所述系統10的部件與所述 驅動組件12之間的角度關系來移動所述基于機動小車的系統10。
附圖2是附圖1中所述系統10的用于基于旋轉的驅動的各部件的框圖。 正如前面討論過的，當移動到另一個房間和在最初定位期間，所述驅動控制 器50從所述驅動把手38接收(多個)驅動輸入。基于所述(多個)驅動輸 入，所述驅動控制器50向所述驅動組件12輸出速度信息，以驅動第一驅動 輪IOO和第二驅動輪102 (其在一個實施例中是圖1中所示的后部驅動輪18) 中的每一個。在操作期間的任何時候，所述驅動控制器50可以被配置成從一 個或者多個緊急停止機構52接收輸入并且依據該輸入行動，所述緊急停止機 構可以包括按鈕、傳感器、緩沖器等中的一個或多個。
在一個實施例中，所述柱16的底部與從所述驅動組件12延伸的軸54相 連接。所述傳繊46與所述軸54連接以檢測所述柱16的轉動。所述傳感器 46向所述驅動控制器50提供旋轉信息。可以理解，其他的編碼器或者傳感器 配置是可以被采用以感測所述柱16的旋轉的。安裝在靠近所述準直器24的 位置或者直接安裝在其上的傳感器48感測所述準直器24的旋轉并向所述驅 動控制器50提供旋轉信息。所述傳感器46和傳感器48可以無線通信或者通 過有線連接通信。
當所述驅動控制器50接收來自所述用戶接口 40—44之一的輸入時，基 于旋轉的驅動模塊56可根據由所述傳感器46和48中的一個或者兩個提供的 旋轉信息以及來自所述用戶接口 40—44的特定輸入來確定所述第一、第二驅 動輪IOO、 102的速度。
附圖3是一示意圖，顯示了所述驅動組件12和柱16相互之間的方位。 第一和第二驅動輪100、 102被顯示為靠近所述驅動組件12的后端26的位置。 第一和第二轉動輪104、 106被顯示為靠近所述驅動組件12的前端28的位置。 所述第一和第二驅動輪100、 102之間的距離b被標注。所述驅動組件12可以具有坐標系統Xcart、 Ycart。對應于Xcart的縱軸 118平行于所述驅動組件12的長度延伸并且中心位于所述第一和第二驅動輪 100、 102之間。所述柱16 (圖中未示出)在樞軸點108相對于所述驅動組件 12樞轉。例如，參照附圖2,所述柱16或者所述軸54的中心可限定所述樞 軸點108。所述柱16可以具有坐標系統u、 v。所述樞軸點108是前述兩個坐 標系統的原點。如附圖3所示，所述柱16相對于縱軸118樞轉，使得所述臂 狀物32的中心線116 (對應于所述u軸)相對于縱軸118形成旋轉角cp 。
所述第一、第二驅動輪100、 102沿著驅動軸線112定位。沿所述驅動軸 線112的位于第一、第二驅動輪100、 102之間的中點114和所述樞軸點108 之間的距離標注為R。
舉例來說，操作者可定位所述X射線源組件15于所述目標29上方，并 且期望或者需要沿著所述u軸移動所述X射線源組件15。沿著u軸的正、負 移動方向由箭頭110標識。所述移動方向通過所述用戶接口 40—44來選擇。 沿著所述u軸的移動可以通過所述驅動組件12基于所述角cp以不同速度自動 驅動第一、第二驅動輪IOO和102來完成。所述速度包括可以例如以毫米(mm) 每秒來測量的速率分量，還包括方向分量(例如，向前和向后)。向前可以被 定義為朝向所述驅動組件12的前端28，向后可以定義為朝向所述驅動組件 12的后端26。
通過以不同速度驅動所述第一、第二輪100、 102，所述驅動組件12將 圍繞著位于沿所述驅動軸線112的某點處的瞬心(instantcenter) (IC)轉動。 例如，如果所述第一、第二驅動輪100、 102的每一個處的速率相等但是方向 相反，則IC等于O，其是兩個輪100和102之間的中點114。 IC的正值位于 沿驅動軸線112到第一驅動輪100側，并且IC的負值位于沿驅動軸線112到 第二驅動輪102側。如果所述第一 驅動輪100處的速度為0而第二驅動輪102 處的速度不為O,則lC等于b/2，其位于所述第一驅動輪100處。如果所述第 一驅動輪100處的速度不為0而第二驅動輪102處的速度為0，則IC等于-b/2 并且位于所述第二驅動輪102處。
當操作者激活所述用戶接口 40—42中的一個時，所述基于旋轉的驅動模 塊56依據下列等式確定第一和第二驅動輪的速度1 F2 =-&*^8^伊/2及一「 *cos^
其中V,和V2分別是所述第一和第二驅動輪100和102的速度。當V是 正值時，相關驅動輪被向前驅動，當V是負值時，相關驅動輪被向后驅動。 第一、第二驅動輪100、 102之間的距離是b， R是所述驅動軸線112和所述 柱16的樞軸點108之間的距離，Vt是所述樞軸點108處的期望速度(大小和 方向)。
如附圖3所示，9是所述柱16相對于縱軸118的旋轉角度。然而，cp可 以被選擇成沿著所述v軸，例如通過選擇所述用戶接口40—44上的輸入，并 且所述驅動控制器50通過向所述柱16的角度(如附圖3中所示的cp )加上 90度來有效地計算所述角度。其他的驅動方向也可以實現，例如通過基于所 述柱16的旋轉角度和所述準直器24的旋轉角度來確定cp 。例如，所述準直 器傳感器48可以檢測所述準直器相對于u軸的運動。所述用戶接口 40—44 可以提供輸入，所述輸入允許操作者選擇沿著向前或者負準直方向的運動， 所述方向可以沿著u或v軸中的任一個或者可以既不沿著u軸也不沿著v軸, 例如沿著線120。在另一個實施例中，cp可以基于所述準直器24相對于所述 柱16或者"脫驅動組件12的旋轉角度。另外，所述用戶接口 40—44上的該 多個按鈕可以,當確定角度9時選擇將要使用的不同系統部件和域方向的 能力。僅僅作為舉例，用戶接口 40—44可以提供不同的按鈕用以請求沿著 Xcart、 Ycart、 u軸和v軸中的每一個的移動。
返回到附圖3的例子，為了沿箭頭110的正方向移動，速度Vt是正的。 Vt可以比當所述系統10通過使用所述驅動把手38被驅動較長距離時(例如 從一個房間到另一個房間)被允許的速度慢。在一個實施例中，Vt的大小可 以被設定為預定數例如以實現例如100毫^/秒或者50毫^/秒的最大移動。 應該理解Vt的大小可以被設定成實現其他速率。在另一個實施例中，Vt的大 小可基于旋轉角度9而變化，其中在某一預定角度CP內，Vt更快。
當第一和第二驅動輪100、 102基于旋轉角度cp以不同的速度被驅動時， 驅動組件12圍繞沿著所述驅動軸線112定位的IC旋轉,并且所述樞軸點108
等式l 等式2沿著所述u軸(或者其他選定的軸或方向)移動。當所述驅動組件12被驅動 時，操作者可以松開所述軸16上的制動，允許所述柱16旋轉地"漂浮"。操 作者可以人為地調整所述柱16和縱軸118之間的旋轉角度cp以保持沿著戶;M u軸的運動或改變運動的方向。當旋轉角度9改變時，所述基于旋轉的驅動模 塊56動態地重新計算第一和第二驅動輪100、 102的每一個的速度，使得所 述樞軸點108繼續沿著所述u軸或者其他期望的行進方向移動。當旋轉角度 <P改變時，所述驅動組件12可以圍繞不同的IC旋轉。
所述動態地改^ii度可以應用于所述第一和第二驅動輪100、 102長達預 定的時間量，例如5秒，或者預定的行鄉巨離。操作者于是需要選擇或者激 活所述用戶接口 40—42中的一個以移動所述單元一段附加的距離。在另一個 實施例中，當操作者保持所述用戶接口 40—42在"接通"位置時，所述基于 旋轉的驅動模塊56可以計算所述速度并且移動第一和第二驅動輪100和102 中的一個或者更多個。當所述用戶接口 40—42處于"關斷"的位置時，所述 基于旋轉的驅動模塊56停止所述運動。在一個實施例中，當操作者選擇所述 用戶接口 40—44時，所述柱16可以被鎖定。所述驅動組件12可以具有柱驅 動機構(圖中未示出)，所述柱驅動機構可以自動調節所述柱16相對于縱軸 118的角度位置以保持所述旋轉角度(P 。
應該理解上面的說明書是用于說明的目的，不具有限定作用。例如，上 面說明中的實施例(和/或其方面)可以互相之間結合采用。另外，根據本發 明的教導在不脫離其范圍的情況下，很多改型可以被作出以適應特定的環境 或材料。盡管這里描述的材料尺寸和規格是用于限定本發明的參數目的，但 是它們絕不是限定性的并且是示例性實施例。對于本領域技術人員來說通過 上面的描述很多其他的實施例可以作出。所以，本發明的范圍應當參考附加 的權利要求，連同所述權利要求的等效物的整個范圍來確定。在附加的權利 要求中，術語"包括"和"其中"被用來作為相應術語"包含"和"在其中" 的通俗易懂的英語表達形式。另外，在接下來的權禾頓求中，術語"第一"、 "第二"和"第三"等僅僅被用來作為標志，而不是試圖對它們的修飾物作出 數字限定要求。此外，附加的權利要求的限定沒有撰寫成"裝置加功能"形 式，且不應被理解為基于35U.S.C § 112第6段，除非該權利要求限定明確使 用了后面跟有功能聲明而沒有進一步結構的語句"用于......的裝置"。本說明書使用例子來披露包括最佳模式的本發明，并且使得本領域技術 人員能夠實現本發明，包括制作和利用任何裝置或系統以及通過結合的方式 來實現。本發明的可專利范圍通過權利要求限定，并且可以包括本領域技術 人員能夠想到的其他實例。如果其他實例具有沒有超出權禾頓求文字記載的 結構要素或者具有與權利要求文字記載沒有實質區別的等價結構要素，那么 所述實例沒有超出權利要求限定的范圍。
部件列表
移動成像系統.....................................................................10
驅動組件...........................................................................12
操作控帶抬........................................................................14
X射線源組件......................................................................15
^.................................................................................16
后部驅動輪........................................................................18
前輪.................................................................................20
X射線管罩...........................................................................22
m直器...............................................................................2"
蹣..................................................................................26
成像控W...........................................................................27
綱...................................................................................28
目#...................................................................................29
鯛...................................................................................30
，狀物................................................................................32
繊源................................................................................34
X射線檢測器........................................................................36
嶙..................................................................................37
驅動把手............................................................................38
用戶接口............................................................................40用戶接口............................................................................42
............................................................................44
#感器...............................................................................46
準直器傳感器......................................................................48
馬勵控制l.........................................................................50
緊急停止機構......................................................................52
車ft..................................................................................54
基于旋轉的驅動模塊..............................................................56
第一驅動輪........................................................................100
第二驅動輪........................................................................102
船由^..............................................................................108
微........................................................,....................110
驅動軸線...................................................:.......................112
巾^;.................................................................................114
中心線..............................................................................116
,...........................................................................118
線....................................................................................120
權利要求
1、一種移動成像系統10，包括機動驅動組件12；與所述機動驅動組件12耦合連接的第一和第二驅動輪100、102；與所述機動驅動組件12耦合連接并且從所述機動驅動組件12向上延伸的柱16，所述柱16可圍繞樞軸點102旋轉；與所述柱16耦合連接的臂狀物32，所述臂狀物32包括安裝于其外側端上的輻射源15；縱軸118，所述縱軸118平行于所述移動成像系統10的長度延伸并且中心位于所述第一和第二驅動輪100、102之間；以及控制器50，其被配置成基于所述柱16相對于所述縱軸118的旋轉角度來確定第一和第二速度以驅動所述第一和第二驅動輪100、102。
2、 根據權利要求1戶脫的系統10，其中戶;MS制器50還被隨成當戶腿 柱16的旋轉角度改變時動態地改，一和第二速度中的至少一個。
3、 根據權利要求1戶脫的系統10，還包括至少一個用戶接口 40、 42、 44， 戶;^制器50還被配置成接 自該至少一個用戶接口40、 42、 44的輸入， 戶皿輸入指示基于戶，柱16的旋轉角度移動第一和第二驅動輪100、 102的請 求以移動";M移動成像系統10。
4、 根據權利要求1戶腿的系統10,還包括用戶接口 40， 0f^制器50 還被酉遣成接te自所述用戶接口 40的輸入，所述輸入指示基于0M柱16的旋轉角度移動^f^一和第二驅動輪ioo、 102的請斜n停止移動戶;f^m—和第二驅動輪IOO、 102的請求中的一個。
5、 根據權利要求1所述的系統10,其中所，制器50 于第一和第二 驅動輪100、 102之間的距離以鵬^M中的至少一錯確定第一和第:^M。
6、 根據權利要求i戶脫的系統io，其中戶;f^^制器50錢于戶; ^樞軸點108和戶腐第一和第二驅動輪100、 102之間的沿戶腿縱軸的距離來確定第一和 第二繊IOO、 102。
7、 根據權利要求1所述的系統10，其中自第一和第二皿包括方向分 量和速率分量。
8、 根據權利要求1所述的系統10，其中所述輻針源15是X射線源。
9、 根據權利要求1戶微的系統10,還包括至少一個用戶接口 40、 42、 44， 戶;Mffi戶接口40、 42、 44被隨鵬于戶;j^轉角度請求戶脫第一和第二驅動 輪IOO、 102的移動，戶;MM^個用戶接口 40、 42、 44包括按鈕、撥動開關、 操縱桿、助力手柄、鍵盤、觸摸屏和遠程控制中的至少一個。
10、 根據權利要求1所述的系統10，還包括傳感器46，戶腿傳感器46安 皿^ifi^M柱16的iM，戶腿傳 | 46檢測戶腿柱16的旋轉角度。
全文摘要
一種移動成像系統10包括機動驅動組件12，所述驅動組件12具有與其耦合連接的第一和第二驅動輪100、102。柱16耦合連接于所述機動驅動組件12并且從該組件延伸，并且可以圍繞樞軸點108旋轉。臂狀物32耦合連接于所述柱16并且包括在其外側端裝設的輻射源15。縱軸118平行于所述移動成像系統10的長度延伸并且中心位于第一和第二驅動輪100、102中間。配置控制器50以基于所述柱16相對于縱軸118旋轉的角度來確定驅動第一、第二驅動輪100、102的第一和第二速度。
文檔編號A61B6/00GK101606844SQ20091015958
公開日2009年12月23日 申請日期2009年6月12日 優先權日2008年6月12日
發明者J·M·布蔡恩, M·A·哈爾斯默 申請人:通用電氣公司