技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，具体而言，涉及一种用于X射线成像装置的探测器偏转机构和具有所述用于X射线成像装置的探测器偏转机构的X射线成像装置。
背景技术
相关技术中诸如CT(电子计算机断层扫描)机、CBCT(锥形束电子计算机断层扫描)机等X射线成像装置，广泛应用于医疗检测，主要包括回转机架以及设在回转机架上且相对设置的射源器和探测器。其中，探测器作为X射线成像装置的重要组成部分，其图像成像面积越大，拍摄视野越大，价格也越昂贵，并且，在相同的探测器和射源焦点距离的情况下，为保证X射线能覆盖探测器整个成像区域，探测器图像成像面积越大，所需射源器的射源锥角就越大，射源器的成本也相应增加。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种用于X射线成像装置的探测器偏转机构，该用于X射线成像装置的探测器偏转机构能够扩大成像视野，且成本较低。
本发明还提出一种具有所述用于X射线成像装置的探测器偏转机构的X射线成像装置。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种用于X射线成像装置的探测器偏转机构，所述用于X射线成像装置的探测器偏转机构包括：基板，所述基板上设有偏移导槽；回转电机，所述回转电机安装在所述基板上；回转座，所述回转座与所述回转电机传动连接且由所述回转电机驱动转动；用于安装探测器的探测器安装板，所述探测器安装板可移动地安装在所述回转座上；偏移导杆，所述偏移导杆与所述探测器安装板相连且沿所述偏移导槽可移动地配合在所述偏移导槽内，所述回转座由所述回转电机驱动转动时带动所述探测器安装板转动且所述探测器安装板在沿所述偏移导槽移动的所述偏移导杆的作用下相对所述回转座移动。
根据本发明实施例的用于X射线成像装置的探测器偏转机构能够扩大成像视野，且成本较低。
另外，根据本发明实施例的用于X射线成像装置的探测器偏转机构还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述回转座的最大可转动角度大于0°且小于等于90°。
根据本发明的一个实施例，所述回转座的最大可转动角度为90°，所述偏移导槽的两端与所述回转座的转动轴线的距离分别为OA和OC，所述探测器的长度为h1且宽度为h2，其中，|OA-OC|＝1/2×(h1-h2)。
根据本发明的一个实施例，所述偏移导槽为圆弧形或直线形。
根据本发明的一个实施例，所述基板上设有中心通孔，所述回转电机通过穿过所述中心通孔的回转轴与所述回转座传动连接。
根据本发明的一个实施例，所述回转电机通过电机支架安装在所述基板上。
根据本发明的一个实施例，所述回转轴通过联轴器与所述回转电机的转轴相连。
根据本发明的一个实施例，所述回转轴上设有回转轴承，所述回转轴承安装在所述中心通孔内。
根据本发明的一个实施例，所述回转轴通过位于所述回转座上方的上螺母和位于所述回转轴承下方的下螺母与所述回转座相连。
根据本发明的一个实施例，所述回转座和所述回转轴承之间设有端盖。
根据本发明的一个实施例，所述基板上设有多个档位槽且所述回转座上设有档位柱塞，所述回转座转动至不同位置时所述档位柱塞配合在不同的档位槽内。
根据本发明的一个实施例，每个所述档位槽成对设置且所述档位柱塞成对设置，所述回转座转动至不同位置时成对设置的档位柱塞配合在不同对的档位槽内。
根据本发明的一个实施例，所述回转座上设有滑轨且所述探测器安装板上设有滑块，所述滑块可滑动地配合在所述滑轨上。
根据本发明的一个实施例，所述偏移导杆上设有导杆轴承，所述导杆轴承沿所述偏移导槽可移动地配合在所述偏移导槽内。
根据本发明的第二方面的实施例提出一种X射线成像装置，所述X射线成像装置包括：回转机架；根据本发明的第一方面的实施例所述的用于X射线成像装置的探测器偏转机构，所述基板安装在所述回转机架上；探测器，所述探测器安装在所述探测器安装板上；射源器回转机构，所述射源器回转机构安装在所述回转机架上；射源器，所述射源器安装在所述射源器回转机构上且由所述射源器回转机构驱动转动。
根据本发明实施例的X射线成像装置，通过利用根据本发明的第一方面的实施例所述的用于X射线成像装置的探测器偏转机构，具有成像视野广、成本低等优点。
根据本发明的一个实施例，所述射源器回转机构包括：射源器连接架，所述射源器连接架可枢转地安装在所述回转机架上，所述射源器安装在所述射源器连接架上；枢转电机，所述枢转电机安装在所述回转机架上且与所述射源器连接架传动连接，所述射源器连接架由所述枢转电机驱动枢转。
根据本发明的一个实施例，所述射源器回转机构还包括：变速传动组件，所述枢转电机通过变速传动组件与所述射源器连接架传动连接。
根据本发明的一个实施例，所述变速传动组件包括：主动齿轮，所述主动齿轮与所述枢转电机的转轴传动连接；从动齿轮，所述从动齿轮与所述射源器连接架传动连接，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合且所述从动齿轮的直径大于所述主动齿轮的直径。
根据本发明的一个实施例，所述回转机架和所述射源器连接架中的一个上设有转轴且另一个上设有转轴孔，所述转轴可转动地配合在所述转轴孔内。
根据本发明的一个实施例，所述转轴上设有枢转轴承，所述枢转轴承安装在所述转轴孔内。
附图说明
图1是根据本发明实施例的X射线成像装置的结构示意图。
图2是根据本发明实施例的用于X射线成像装置的探测器偏转机构的爆炸图。
图3是根据本发明实施例的用于X射线成像装置的探测器偏转机构的剖视图。
图4是根据本发明实施例的用于X射线成像装置的探测器偏转机构的局部剖视图。
图5是根据本发明实施例的用于X射线成像装置的探测器偏转机构的基体的结构示意图。
图6-图8是根据本发明实施例的用于X射线成像装置的探测器偏转机构的运动示意图。
图9是根据本发明实施例的X射线成像装置的射源器回转机构的剖视图。
图10是根据本发明实施例的用于X射线成像装置的探测器偏转机构的成像视野变换原理示意图。
附图标记：
X射线成像装置1、
回转机架10、探测器偏转机构20、探测器30、射源器回转机构40、射源器50、
基板100、偏移导槽110、中心通孔120、档位槽130、
回转电机200、回转轴210、电机支架220、联轴器230、回转轴承240、上螺母250、下螺母260、端盖270、
回转座300、档位柱塞310、滑轨320、
探测器安装板400、滑块410、
偏移导杆500、导杆轴承510、
射源器连接架41、枢转电机42、转轴43、枢转轴承44、变速传动组件45、主动齿轮46、从动齿轮47。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
相关技术中的X射线成像装置分为两类：一类为正对X射线成像装置，即回转机架的旋转轴线所在的竖直面平分探测器，工作时回转机架旋转180°进行3D重建；另一类为偏置X射线成像装置，如回转机架的旋转轴线所在的竖直面与探测器的边沿平齐，工作时回转机架旋转360°进行3D重建。
对于偏置X射线成像装置而言，由于装配误差等因素，往往偏置时都会留有一定余量S，即回转机架的旋转轴线所在的竖直面与探测器的交线和探测器的边沿的距离为S，同时，为覆盖探测器成像区域，射源器也需要往探测器方向偏置一定角度。
现有的偏置X射线成像装置在实际临床应用中，根据不同的临床使用要求，医生对于高度和宽度方向上的要求是不同的，有时需要宽度方向上的视野更大，有时需要高度方向上的视野更大，为此，探测器通常配备有回转机构，但探测器回转后余量S会变大，浪费宽度方向上的视野，而更换图像成像面积更大的探测器，成本又会大幅增加。
考虑到相关技术中的X射线成像装置的技术状况，本发明提出一种既可以提高成像视野，又能够保证成本的X射线成像装置1及其探测器偏转机构20。
下面参考附图描述根据本发明实施例的X射线成像装置1。
如图1所示，根据本发明实施例的X射线成像装置1包括回转机架10、探测器偏转机构20、探测器30、射源器回转机构40和射源器50。
首先，参考附图描述根据本发明实施例的用于X射线成像装置的探测器偏转机构20。
如图1-图10所示，根据本发明实施例的用于X射线成像装置的探测器偏转机构20包括基板100、回转电机200、回转座300、探测器安装板400和偏移导杆500。
基板100上设有偏移导槽110。回转电机200安装在基板100上。回转座300与回转电机200传动连接，且回转座300由回转电机200驱动转动。探测器安装板400用于安装探测器30，探测器安装板400可移动地安装在回转座300上。偏移导杆500与探测器安装板400相连，且偏移导杆500沿偏移导槽110的长度方向可移动地配合在偏移导槽110内，回转座300由回转电机200驱动转动时带动探测器安装板400转动且探测器安装板400在沿偏移导槽110移动的偏移导杆500的作用下相对回转座300移动。
下面举例描述根据本发明实施例的用于X射线成像装置的探测器偏转机构20的回转偏移过程。
回转电机200运行时带动回转座300同步转动，回转座300带动其上的探测器安装板400和探测器30同步转动，同时，探测器安装板400在转动的过程中带动偏移导杆500沿偏移导槽110移动，由于偏移导杆500受到偏移导槽110的约束，偏移导杆500会带动探测器安装板400相对回转座300平移，即探测器30既发生转动又发生平移，探测器30的转动角度与平移距离的具体关系可以根据实际需要设置。
在根据本发明实施例的X射线成像装置1中，基板100安装在回转机架10上。探测器30安装在探测器安装板400上。射源器回转机构40安装在回转机架10上且与探测器偏转机构20相对设置。射源器50安装在射源器回转机构40上，且射源器50由射源器回转机构40驱动转动。
根据本发明实施例的用于X射线成像装置的探测器偏转机构20，通过设置传动连接的回转电机200和回转座300，可以利用回转电机200依次驱动回转座300以及探测器安装板400和探测器30转动，且探测器安装板400进一步可移动地安装在回转座300上，并设有与探测器安装板400相连且配合在基板100的偏移导槽110内的偏移导杆500，可以利用偏移导杆500带动探测器安装板400和探测器30平移，从而实现探测器30的回转和平移，进而可以满足医生对拍摄视野在高度和宽度方向上的不同需要，且可以调节探测器30的偏置余量S，结合射源器回转机构40对射源器50的调节，可以使射源覆盖回转偏置后的探测器30，实现不同的临床需求，且无需更换成本较高的探测器。因此，根据本发明实施例的用于X射线成像装置的探测器偏转机构20能够扩大成像视野，且成本较低。
根据本发明实施例的X射线成像装置1，通过利用根据本发明上述实施例的用于X射线成像装置的探测器偏转机构20，具有成像视野广、成本低等优点。
根据本发明实施例的X射线成像装置1的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
下面参考附图描述根据本发明具体实施例的用于X射线成像装置的探测器偏转机构20。
如图1-图10所示，根据本发明实施例的用于X射线成像装置的探测器偏转机构20包括基板100、回转电机200、回转座300、探测器安装板400和偏移导杆500。
其中，如图5-图8和图10所示，回转座300的最大可转动角度大于0°且小于等于90°，即探测器30的最大可转动角度大于0°且小于等于90°。
举例而言，回转座300的最大可转动角度等于90°。
由此，如图7所示，在需要更大的宽度视野时，探测器30的长边偏置且短边平行于轴线L(即回转机架10的旋转轴线所在的竖直面与探测器30的交线)。如图6所示，在需要更大的高度视野时，探测器30的短边偏置且长边平行于轴线L。并且，偏置余量S可调以获得所需的成像视野。
如图10所示(其中圆圈所示意的为射源器50的射源覆盖范围)，由于探测器30偏置后视野中心相对于轴线L发生偏移，探测器30在高度和宽度方向上的视野可以根据实际需求权衡，同时射源器50的视野配合移动，以覆盖探测器30的整个成像区域。
可选地，偏移导槽110的两端与回转座300的转动轴线的距离分别为OA和OC，探测器30的长度为h1且宽度为h2，其中，|OA-OC|＝1/2×(h1-h2)，由此可以保证探测器30回转偏移前后的偏置余量S保持不变。
具体而言，如图6所示，探测器30回转偏移前其长边与轴线L的距离为S1(如图6所示),当回转电机200驱动回转座300旋转90°后，探测器30随回转座300也旋转90°，与此同时，偏移导杆500在基板100的偏移导槽110中移动，受偏移导槽110的约束，探测器30在回转的同时也相对回转座300平移，运动完成后(如图7所示)，探测器30的旋转中心偏移的距离为w，OA和OC的差的绝对值就是探测器30的平移的距离，即|OA-OC|＝w，当w＝1/2×(h1-h2)时，探测器30回转偏移前后的偏置余量S保持不变，即探测器30回转偏移后其短边与轴线L的距离S2＝S1。
本领域的技术人员需要理解地是，偏移导槽110的形状决定了探测器30平移的距离与旋转角度的实时关系，并不影响最终探测器30的位置，因此，偏移导槽110的形状可以是任何曲线形，例如圆弧形、甚至是直线形(如图5所示)，只要偏移导槽110的两端距回转座300的转动轴线的距离差(OA和OC的差)相同，探测器30回转90°平移的距离也就一样,因此改变w值就能改变探测器30回转90°后偏移的距离。
其中，当w＝0时，探测器30相当于绕旋转中心回转，即探测器偏转机构20不仅可以应用于偏置X射线成像装置，也可以应用于正对X射线成像装置。
当然，根据本发明实施例的探测器偏转机构20，探测器30回转偏移前后的偏置余量S也可以不等，即S1≠S2，只要保证0≤S1＜h2且0≤S2＜h1即可，换言之，回转机架10的旋转轴线所在的竖直面需与探测器30的成像区域相交。
可选地，如图10所示，探测器30优选回转90°，但本发明并不限于此，探测器30的回转角度也可以小于90°，例如，如图8所示，探测器30回转45°也可以增大成像面积，此外，附图中示出了探测器30沿顺时针回转的示例，探测器30也可以沿逆时针回转。
在本发明的一些具体示例中，如图2和图3所示，基板100上设有沿上下方向贯通基板100的中心通孔120，回转电机200通过电机支架220安装在基板100的下表面上，回转座300位于基板100上方，回转电机200通过穿过中心通孔120的回转轴210与回转座300传动连接。
具体而言，如图2和图3所示，回转轴210上设有回转轴承240，回转轴承240安装在中心通孔120内，回转轴210的下端通过联轴器230与回转电机200的转轴相连，回转轴210上螺纹配合有上螺母250和下螺母260，上螺母250位于回转座300上方且下螺母260位于回转轴承240下方，回转轴210通过上螺母250和下螺母260与回转座300紧固。由此，实现回转轴210、回转电机200、基板100和回转座300的装配，且结构简单、牢固可靠。
进一步地，如图2和图3所示，回转座300和回转轴承240之间设有端盖270，端盖270能够扩大回转轴承240的内圈与回转座300的接触面积，从而保证回转的稳定性。
在本发明的一些具体实施例中，如图2和图4所示，基板100上设有多个档位槽130且回转座300上设有档位柱塞310，回转座300转动至不同位置时档位柱塞310配合在不同的档位槽130内。
可选地，每个档位槽130成对设置且档位柱塞310成对设置，回转座300转动至不同位置时成对设置的档位柱塞310配合在不同对的档位槽130内。
举例而言，档位槽130为两对即四个，四个档位槽130等间距布置在与中心通孔120同心的圆周上，每个档位槽130为半球形槽。档位柱塞310为一对即两个，两个档位柱塞310在回转轴210的径向上相对设置。回转座300在初始位置时，两个档位柱塞310配合在两个档位槽130内，回转座300回转到位后，两个档位柱塞310配合在另外两个档位槽130内，其中档位槽130布置的位置和数量与回转座300或探测器30需要固定的位置有关。
由此，利用档位柱塞310与档位槽130的配合，可以提高回转座300和探测器30在特定回转位置的稳定性，从而防止回转电机200转动或者其他部件抖动引起的探测器30振动，保证探测器30的图像成像质量。
在本发明的一些具体示例中，如图2和图3所示，回转座300上设有滑轨320且探测器安装板400上设有滑块410，滑块410可滑动地配合在滑轨320上。由此，可以将探测器安装板400可移动地安装在回转座300上，且结构可靠、相对运动稳定。
举例而言，如图2所示，回转座300的上表面设有两个滑轨320，两个滑轨320分布在回转座300的两个短边上，探测器安装板400的两个短边中的每一个短边上设有两个间隔开的滑块410，其中探测器安装板400一个短边上的两个滑块410可滑动地配合在一个滑轨320上，探测器安装板400另一个短边上的两个滑块410可滑动地配合在另一个滑轨320上。
在本发明的一些具体实施例中，如图2和图4所示，偏移导杆500的下端设有导杆轴承510，导杆轴承510沿偏移导槽110的长度方向可移动地配合在偏移导槽110内，由此，可以实现偏移导杆500与基板100的装配，且偏移导杆500不仅可以沿偏移导槽110滑动且可以自转，从而保证偏移导杆500运动的顺畅以及对探测器安装板400的平移的推动效果。
可选地，偏移导杆500的上端与探测器安装板400之间以及下端与导杆轴承510之间可以分别通过螺钉紧固。
在本发明的一些具体实施例中，如图1和图9所示，射源器回转机构40包括射源器连接架41和枢转电机42。
射源器连接架41可枢转地安装在回转机架10上，且射源器连接架41的枢转轴线垂直于回转座300的转动轴线，射源器50安装在射源器连接架41上。枢转电机42安装在回转机架10上且与射源器连接架41传动连接，射源器连接架41由枢转电机42驱动枢转。由此，枢转电机42驱动射源器连接架41枢转，从而带动射源器连接架41上的射源器50运动，从而调节射源器50的射源覆盖范围。
具体而言，如图9所示，回转机架10和射源器连接架41中的一个上设有转轴43且另一个上设有转轴孔，转轴43可转动地配合在所述转轴孔内。例如，回转机架10上设有相对设置的两个转轴孔，射源器连接架41的两端分别设有转轴43，两个转轴43分别可转动地配合在两个转轴孔内。
进一步地，如图9所示，两个转轴43上分别设有枢转轴承44，两个枢转轴承44分别安装在两个所述转轴孔内，回转机架10上进一步设有分别位于两个枢转轴承44外侧的两个轴承盖。
在本发明的一些具体示例中，如图1和图9所示，射源器回转机构40还包括变速传动组件45。枢转电机42通过变速传动组件45与射源器连接架41传动连接。通过变速传动组件45，可以调节枢转电机42输出到射源器连接架41的枢转速度和枢转角度，从而调节射源器50的运动速度和运动角度，使射源器50的运动更加平稳。
具体而言，如图1和图9所示，变速传动组件45包括主动齿轮46和从动齿轮47，从动齿轮47的直径大于主动齿轮46的直径，即变速传动组件45为减速传动组件。主动齿轮46与枢转电机42的转轴传动连接。从动齿轮47与射源器连接架41上的一个转轴43传动连接，且从动齿轮47与主动齿轮46啮合，以将枢转电机42的转矩减速传递至射源器连接架41。
根据本发明实施例的X射线成像装置1及其探测器偏转机构20，能够实现探测器30的回转和平移，进而可以满足医生对拍摄视野在高度和宽度方向上的不同需要，例如，在需要更大的宽度视野时，探测器30的长边偏置且短边平行于轴线L；在需要更大的高度视野时，探测器30的短边偏置且长边平行于轴线L。并且，探测器30的偏置余量S可调，既可以使探测器30回转偏移后的偏置余量S相等或不等，又可以使偏置余量S等于0以应用于正对X射线成像装置，结合射源器回转机构40对射源器50的调节，可以使射源覆盖回转偏置后的探测器30，实现不同的临床需求，且无需更换成本较高的探测器和射源器。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。