一种医学成像设备中移动部件的防撞装置和防撞方法与流程

本发明属于医学成像设备技术领域，尤其涉及一种医学成像设备中移动部件的防撞装置和防撞方法。

背景技术：

移动式cbct(conebeamct的简称，即锥形束ct)作为一种医疗器械成像设备在临床介入手术中广泛使用。在移动式cbct中，x射线源和探测器对称地安装在移动部件(c形臂)上，使得x射线源发出x射线照射到探测器并由其检测。在x射线检测时，将被检测对象，如人体等，放在x射线源与探测器之间，通过改变c形臂的空间位置和角度，从而改变x射线源和探测器与被检测对象之间的相对位置和方向，进而使得移动式cbct可从多个不同角度和位置对被检测物体进行x射线检查，而不需要反复改变被检测对象的位置。

由于c形臂具有多个自由度，因此有时会由于人员没留意c形臂的运动或c形臂被误操作等原因，造成c形臂与病人、医务人员、检测床或其他障碍物等发生碰撞，这样一方面有可能会造成对人员的伤害，另一方面也可能会造成对c形臂、检测床或障碍物的损坏。因此，为了使得c形臂x射线机对于病人及医务人员更安全并减少对于c形臂本身造成损坏的可能性，需要对c形臂x射线机进行防碰撞设计。

现有技术中，公开号为cn100415167的中国专利公开了一种用于c形臂x射线机的防碰撞方法和设备，以便防止对于成像设备造成损坏以及对病人和医务人员造成伤害，该装置包括：测力计、微分缓存器和积分器、模拟数字转换器和控制马达驱动器的微控器。该专利还提供通过微控器控制该设备的方法，该方法包括以下步骤：启动上/下开关，读取并将数值与表值比较，如果表值和实际测试值之间的差值超过极限值，停止c形臂，并反转该设备。

公开号为cn102743180a的中国专利还公开了一种c形臂x射线机的防碰撞方法和装置，能够防止障碍物和c形臂本身之间的严重碰撞，该装置包括存储单元、位置检测单元、电流检测单元和控制单元。碰撞检测方法：比较马达驱动器工作电流检测值与存储单元中没有碰撞发生时的参考信号值，如果检测信号值偏离参考信号值，判定碰撞发生，从而控制单元控制马达驱动器停止c形臂运动。

公开号为cn202143634u的中国专利还公开了另一种碰撞检测装置，该碰撞检测装置包括：固定部件，用于信号触发的外力感应罩壳，连接固定部件和外力感应罩壳之间的弹性部件，以及安装在固定部件上的微动开关。碰撞检测方法是：在没有外力作用时，弹性部件使微动开关保持在第一状态；在有外力作用时，信号触发部件能够克服弹性部件的弹力使微动开关由第一状态变为第二状态。

为了防止移动式cbct发生碰撞，上述现有的方法特点是碰撞发生均属于硬碰撞，防碰撞装置表面都是硬质物质，当碰撞接触发生时将会对人体或cbct成像设备造成一定的碰撞伤害或损坏，可靠性欠佳。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种医学成像设备中移动部件的防撞装置和防撞方法，其安全可靠性佳。

本发明的技术方案是：一种医学成像设备中移动部件的防撞装置，包括移动部件，还包括连接于所述移动部件的气囊及设置于所述气囊内的气压传感器，所述气压传感器通过有线或无线的方式连接有防撞控制器。

可选地，所述移动部件连接有驱动器件，所述驱动器件电连接于所述防撞控制器；且/或，

所述气囊设置于所述移动部件的内侧或/和外侧。

可选地，所述防撞控制器连接有碰撞报警装置。

可选地，所述移动部件包括连接臂、探测射线发生器和探测器，所述探测射线发生器和所述探测器连接于所述连接臂，所述气囊包括设置于所述探测射线发生器外侧的第一充气气囊和设置于所述探测器外侧的第二充气气囊；且/或，

所述气囊包括设置于所述连接臂一端的第三充气气囊和设置于所述连接臂另一端的第四充气气囊。

可选地，所述连接臂为c形臂，所述探测射线发生器和探测器分别连接于所述c形臂的内侧且相向设置；且/或，

所述探测射线发生器为x射线发生器。

可选地，所述第一充气气囊套于所述探测射线发生器的外周，且/或，所述第二充气气囊套于所述探测器的外周。

可选地，所述第三充气气囊覆盖于所述连接臂的一端或套于所述连接臂的一端；且/或，

所述第四充气气囊覆盖于所述连接臂的另一端或套于所述连接臂的另一端。

可选地，所述气囊包括至少两个充气气囊，且至少两个所述充气气囊之间通过连通管连通，相互连通的所述充气气囊中的至少一个所述充气气囊或连通管内置有所述气压传感器。

本发明还提供了一种医学成像设备中移动部件的防撞方法，采用上述的一种医学成像设备中移动部件的防撞装置，包括以下步骤：气压传感器检测移动部件上气囊的压力值是否高于设定值或是否高于设定阈值，若是，防撞控制器使移动部件停止或停止并反向运动。

可选地，若气压传感器检测移动部件上气囊的压力值高于设定值或高于设定阈值，防撞控制器同时使碰撞报警装置发出报警信号。

本发明所提供的一种医学成像设备中移动部件的防撞装置和防撞方法，防碰撞方法采用易变形的气囊，碰撞发生属于软碰撞，避免严重的硬碰撞的发生，对人体、成像设备更加安全，可靠性佳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种医学成像设备中移动部件的防撞装置的立体装配示意图；

图2是本发明实施例提供的一种医学成像设备中移动部件的防撞装置的局部立体示意图；

图3是本发明实施例提供的一种医学成像设备中移动部件的防撞装置的局部立体示意图；

图4是本发明实施例提供的一种医学成像设备中移动部件的防撞装置的原理示意图；

图5是本发明实施例提供的一种医学成像设备中移动部件的防撞装置中气囊串联时的平面示意图；

图6是本发明实施例提供的一种医学成像设备中移动部件的防撞方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1至图4所示，本发明实施例提供的一种医学成像设备中移动部件的防撞装置，包括移动部件1、连接于移动部件1的气囊2及设置于气囊2内的气压传感器20。气囊2内充有压缩空气或惰性气体(例如氮气)。即在气囊2内设置有气压传感器20，气压传感器20可以通过有线或无线的方式连接有防撞控制器4，若移动部件1运动时气囊2与障碍物碰撞，气囊2受压，气囊2将产生弹性或柔性变形，气囊2内气压将发生变化，气压传感器20可以及时感应并通过防撞控制器4使移动部件1停止或反向运动等，从而避免刚性碰撞。可是理解地，障碍物包括但不限于被测对象(例如人体)、医护人员、操作人员、其它人员、检测床、医学成像设备的其它部件或其它设备、器件等。气压传感器20监测气囊2内气压上升超过设阈值(幅度)或上升超过设定的气压值时，防撞控制器4可以使移动部件1中的驱动电机5停止或反向运动设定距离，也可以同时使警报装置发出警报信息，以提醒操作人员，且整个过程中医学成像设备的移动部件1等均不会与障碍物发生刚性碰撞，避免被测对象、设备受损，安全可靠性佳。

可选地，医学成像设备可为cbct成像设备等。

可以理解地，气囊2并且指严格意义的气囊，其外周至少部分为弹性材料或柔性材料制成，可以在外力作用下使内腔变形而使内腔压力变化即可。

可选地，气压传感器20可以通过导线连接于防撞控制器4，气压传感器20也可以内置电池并通过蓝牙、wifi等无线通讯方式连接于防撞控制器4。

可选地，防撞控制器4可以包括用于比较检测压力值与预置初始值的信号比较器41和给电机发送指令的碰撞控制器42，碰撞控制器42连接于驱动电机5和信号比较器41。信号比较器41和碰撞控制器42可以独立设置，也可以集成设置。防撞控制器4可以集成于电路板，也可以为独立的模块、器件。

可选地，移动部件1连接有驱动器件，驱动器件电连接于防撞控制器4，驱动器件可为驱动电机5(例如伺服电机或步进电机)，当气囊2内气压上升超过设阈值(幅度)或上升超过设定的气压值时，防撞控制器4可以使驱动电机5停止或反转，以避免碰撞加剧。

可选地，气囊2可以设置于移动部件1的内侧或/和外侧等合适处。例如设置于移动部件1的运动方向的端部、重要器件的外侧等合适位置处。

可选地，防撞控制器4连接有碰撞报警装置。碰撞报警装置可以包括喇叭或/和指示灯，当然，碰撞报警装置也可以包括震动反馈电机。

可选地，移动部件1包括连接臂11和探测射线发生器12和探测器13，探测射线发生器12和探测器13连接于连接臂11，气囊2包括设置于探测射线发生器12外侧的第一充气气囊21和设置于探测器13外侧的第二充气气囊22。

可选地，气囊2包括设置于连接臂11一端的第三充气气囊23和设置于连接臂11另一端的第四充气气囊24。当然，可以理解地，气囊2的数量和排布位置可以根据实际情况定，均属于本发明的保护范围。

可选地，连接臂11可为c形臂，当然，连接臂11也可以呈其它合适的形状，探测射线发生器12和探测器13分别连接于c形臂的内侧且相向设置，且探测射线发生器12和探测器13均靠近于c形臂的前端。

可选地，探测射线发生器12可为x射线发生器等。

可选地，第一充气气囊21套于探测射线发生器12的外周，且/或，第二充气气囊22套于探测器13的外周。即第一充气气囊21或/和第二充气气囊22可以呈套环状，探测射线发生器12、探测器13的四周均有气囊2保护。

可选地，第三充气气囊23可覆盖于连接臂11的一端或套于连接臂11的一端。可选地，第四充气气囊24可覆盖于连接臂11的另一端或套于连接臂11的另一端，以避免连接臂11的端部与障碍物发生刚性碰撞。

当然，气囊2也可以增设于其它合适位置或根据实际情况调整气囊2位置。

可选地，如图5所示，气囊2包括至少两个充气气囊，且至少两个充气气囊之间通过连通管6连通，相互连通的充气气囊中的至少一个充气气囊或连通管6内置有气压传感器20。例如，上述第一充气气囊21、第二充气气囊22、第三充气气囊23和第四充气气囊24可以通过连通管6依次连通，仅在第一充气气囊21、第二充气气囊22、第三充气气囊23或第四充气气囊24内设置一个气压传感器20即可。当然，气压传感器20也可以设置有两个或两个以上，以进一步提高可靠性。

如果某任意一个气囊2有外力作用时，该气囊2将变形挤压而使内部压力产生变化，相应的气压传感器20将检测到该实际压力值，通过信号比较器41比较检测值与初始值的差异，当该差异超过事先设定的阈值时，作出c形臂碰撞状态发生的判断，于是碰撞控制器42输出指令使驱动电机5反转并停止，同时蜂鸣器或/和指示灯报警。

可选地，气囊2的表面设置有充气口，充气口处设置有密封塞，气压传感器20也可以设置于充气口处封堵于充气口，其等同于内置于气囊2，也可以实时检测气囊2内的压力。

本发明实施例中，防碰撞装置包括包覆在x射线发生器、探测器13或c形臂外表面的气囊2，还包括用于检测气囊2内压力变化的气压传感器20、用于比较检测压力值与预置初始值的信号比较器41和给电机发送指令的碰撞控制器42。通过检测气囊2装置内的气压变化，判断是否发生碰撞，从而控制驱动电机5运动，避免严重的硬碰撞发生。如果气囊2没有外力作用时，气囊2内气压值将保持气压初始值；如果气囊2有外力作用时，气囊2将变形挤压从而使内部压力产生变化，置入气囊2内的气压传感器20将检测到该实际压力值，通过信号比较器41比较检测值与初始值的差异，当该差异超过事先设定的阈值时，判断c形臂(运动部件)碰撞状态发生，于是碰撞控制器42输出指令使驱动电机5反转并停止，同时蜂鸣器或/和指示灯报警。

本发明还提供了一种医学成像设备中移动部件1的防撞方法，采用上述的一种医学成像设备中移动部件1的防撞装置，可以包括以下步骤：气压传感器20检测移动部件1上气囊2的压力值是否高于设定值或压力变化值是否高于设定阈值，若是，防撞控制器4使移动部件1停止或停止并反向运动。

可选地，若气压传感器20检测移动部件1上气囊2的压力值高于设定值或高于设定阈值，防撞控制器4同时使碰撞报警装置发出报警信号。

图6是防撞方法的流程图。通过气压传感器20检测气囊2内的气压变化，判断是否发生碰撞，从而控制移动部件1运动，避免严重的硬碰撞发生。如果气囊2没有外力作用时，气囊2内气压值将保持气压初始值；如果气囊2有外力作用时，气囊2将变形挤压从而使内部压力产生变化，连接于气囊2或置入气囊2内的气压传感器20将检测到该实际压力值，通过信号比较器41比较检测值与初始值的差异，当该差异超过事先设定的阈值时，作出运动部件(c形臂)碰撞状态发生的判断，于是碰撞控制器42输出指令使驱动电机5反转并停止，同时蜂鸣器或/和指示灯报警。

本发明实施例所提供的一种医学成像设备中移动部件1的防撞装置和防撞方法，防碰撞方法采用易变形的气囊2，碰撞发生属于软碰撞，避免严重的硬碰撞的发生，对人体或cbct成像设备更加安全。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。