用于医学成像的台系统的制作方法

本申请案主张2016年8月29日申请的第62/380,595号美国临时申请案的优先权的权益，所述申请案的全部内容通过引用的方式并入本文中。

背景技术：

各种患者支撑件(例如，台)用于不同的医学成像应用，例如x射线荧光透视及计算机断层扫描(ct)成像及磁共振(mr)成像。这些患者支撑件通常设计用于特定装置或特定类型的成像装置。举例来说，用于x射线ct成像装置的患者支撑件可经设计及定尺寸用于使患者滑入及滑出装置的成像孔。

在许多情况下，将患者装载到通常与医学成像设备一起使用的支撑件及从所述支撑件卸下患者可能是困难的。另外，常规患者支撑件可能受限于其可用于的成像装置类型及/或其可支撑患者的位置。常规患者支撑件也可能需要制作得相对较大及/或较重以当支撑件滑入及滑出成像装置的孔时使动态下垂最小化。

一直需要用于医学成像的经改进患者支撑件。

技术实现要素：

实施例包含用于与成像装置一起使用的台系统，其包含：基座部分，其将所述台系统支撑在支撑表面上方；患者支撑件，其包含：平台，其经定大小及成形以支撑处于站立位置的患者；及床，其经定大小及成形以支撑处于躺卧位置的所述患者；连杆部分，其耦合在所述基座部分与所述患者支撑件之间，所述连杆部分可相对于所述基座部分及所述患者支撑件两者枢转；第一驱动机构，其驱动所述患者支撑件相对于所述连杆部分的枢转；及第二驱动机构，其驱动所述连杆部分相对于所述基座部分的枢转，所述第一及第二驱动机构使所述患者支撑件在垂直位置与水平位置之间移动，在所述垂直位置，所述平台大体上平行于所述支撑表面，在所述水平位置，所述床大体上平行于所述支撑表面。

附图说明

从结合附图进行的本发明的以下详细描述，本发明的其它特征及优点将变得显而易见，在附图中：

图1是根据实施例的其中患者支撑件处于垂直位置的台系统的透视图。

图2是说明根据实施例的患者支撑件的枢转运动的台系统的侧视图。

图3是台系统的透视图，其中连杆部分向上枢转并且患者支撑件枢转到水平位置。

图4是台系统的透视图，其中患者支撑件处于降低位置。

图5是台系统的前透视图，其中患者支撑件向上枢转到垂直位置。

图6是台系统的后透视图，其中连杆部分的覆盖物被部分地移除。

具体实施方式

将参考附图详细描述各种实施例。只要有可能，将贯穿图式使用相同参考数字来指代相同或相似部分。对特定实例及实施方案的参考是出于说明性目的，并且不希望限制本发明或权利要求书的范围。

实施例包含用于与例如诊断医学成像装置的成像装置一起使用的台系统。如图1到6中所展示，根据各种实施例的台系统100可包含：基座部分101，其经配置以将台系统100支撑在支撑表面(例如，地板102)上方；患者支撑件103，其包含：平台105，其经定大小及成形以支撑处于站立位置的患者；及床107，其经定大小及成形以支撑处于躺卧位置的患者；及连杆部分109，其耦合在基座部分101与患者支撑件103之间，连杆部分109可相对于基座部分101及患者支撑件103两者枢转。第一驱动机构可位于连杆部分109中并且可驱动连杆部分109相对于患者支撑件103的枢转。第二驱动机构也可位于连杆部分109中并且可驱动连杆部分109相对于基座部分101枢转。在实施例中，患者支撑件103可定位在垂直位置(如图1、5及6中所展示)及水平位置(如图3及4中所展示)，在垂直位置中，平台105大体上平行于支撑表面(例如，地板102)，在水平位置中，床107大体上平行于支撑表面(例如，地板102)。如本文所用，术语“大体上平行”意指与完全平行位置成±15°。患者支撑件103可以水平配置与垂直配置之间的任何任意角度定位。如图2中所展示，举例来说，患者支撑件103可在垂直位置与水平位置之间以45°角倾斜。在实施例中，患者支撑件103可稳定地支撑人体的全部重量并且可在患者支撑件103及连杆部分109的整个枢转运动范围内支撑超过200kg，例如高达大约800kg。

患者支撑件103可包括细长的第一部分111，其具有形成床107的表面，床107可支撑处于躺卧或倾斜位置的患者；以及第二部分113，其具有形成平台105的表面，平台105可支撑处于承重站立或倾斜位置的患者。第一部分111具有优选地大于成年人的平均身高的长度尺寸，例如在2到3米之间(例如，约2.5米)。第二部分113可在第一部分111的第一端115处大体上垂直于第一部分111延伸。如本文所使用，术语“大体上垂直”意指与完全垂直位置成±15°。第二部分113可具有小于第一部分111的长度尺寸的长度尺寸。在实施例中，第二部分113的长度尺寸可在20到50cm之间(例如，约35cm)，并且可大于成年人的平均足长，以使患者能够舒适地站在平台105上。第一及第二部分111、113的宽度可大于成年人的平均宽度(例如，在第一部分111的情况下的平均肩部宽度及/或在第二部分113的情况下的平均站立宽度)，并且可为至少约40cm。第一及/或第二部分111、113的宽度可小于医学成像装置(例如，x射线ct扫描仪或mri装置)的孔直径，例如小于约120cm，并且可为在约50cm与80cm之间。

第一部分111的床107可为凹形弯曲的，如图5中最清晰可见的。第一部分111的远端117可具有弯曲边缘，例如如图1中所展示。第二部分113的平台105也可具有类似的弯曲边缘。患者支撑件103的圆化及/或弯曲表面可有助于在成像扫描期间最小化通过患者支撑件103的光束衰减。

如图1到6中所展示，患者支撑件103可包含一对支架部件119，其可远离患者支撑件103的第二部分113的后表面121延伸(即，与平台105相对，如图2到4中所展示)。支架部件119可沿轴线α连接到连杆部分109，以使患者支撑件103能够相对于连杆部分109枢转，如下面进一步详细描述。

患者支撑件103可由一种或多种合适的高强度材料制成。在优选实施例中，患者支撑件103可由射线可透(即，x射线可透过的)材料制成，例如碳纤维。在一个实施例中，患者支撑件103可包括单块碳纤维，其可形成至少床107及平台105。碳纤维元件可形成刚性外壳，其可含有合适的轻质且射线可透的填充材料，比如泡沫。患者支撑件103可包含可为或可不为射线可透的额外结构增强元件(例如，板、杆、支架等)。举例来说，患者支撑件103可包含一或多个金属(例如，铝、钢等)支撑板，其可使用紧固件固定到碳纤维患者支撑结构。在患者支撑件103包含由非射线可透材料(例如铝)制成的结构增强元件的实施例中，非射线可透材料可优选地经定位以不干扰患者支撑件103上的患者的成像扫描。举例来说，在图1到6的实施例中，铝支撑框架可被限制在支架119上，在第二部分113的后表面121处或附近，及/或与第一部分111的第一端115相邻。这可使站立在平台105上的患者能够在包括贯穿脚的整个身体长度上被扫描，而不受来自非射线可透增强元件的干扰(即，图像伪影)。

台系统100的基座部分101可包含一对平行的支架部件201。支架部件201可使用例如螺栓的紧固件固定到地板或其它稳定支撑表面。基座部分101的支架部件201可由合适高强度结构材料制成，例如铝或钢。支架部件201可具有成角度的上表面203，如图2到6中所展示。支架部件201的成角度的上表面203可与患者支撑件103的支架部件119的成角度的表面123互补，如图1中所展示。基座部分101的支架部件201可沿轴线α’连接到连杆部分109，以使连杆部分109能够相对于基座部分101枢转，如下文进一步详细描述。

连杆部分109可包含平坦的第一主表面301及平行于第一表面301延伸的平坦的第二主表面303。基座部分101的支架部件201及患者支撑件103的支架部件119可经由连杆部分109的相反的第一及第二侧壁305、307连接到连杆部分109。

第一旋转驱动轴309(参见图6)可延伸通过连杆部分109的一个或两个侧壁305、307并且连接到患者支撑件103的至少一个支架部件119。在连杆部分109内的至少一个旋转轴承可使第一旋转驱动轴能够相对于连杆部分109旋转，以使患者支撑件103相对于连杆部分109绕轴线α枢转。

第二旋转驱动轴311(参见图6)可延伸通过连杆部分109的一个或两个侧壁305、307并且连接到基座部分101的至少一个支架部件201。在连杆部分109内的至少一个旋转轴承可使连杆部分109相对于第二旋转驱动轴311旋转，以使连杆部分109相对于基座部分101绕轴线α’枢转。

连杆部分109可由耐用的高强度材料制成，以提供高度的结构完整性并防止连杆部分109内的组件受损。在一个实施例中，如图6中所展示，连杆部分109可包含由合适的高强度金属材料制成的刚性支撑框架313，所述金属材料例如铝或钢。支撑框架313可包含邻近并平行于连杆部分109的第一主表面301延伸的支撑板315。类似的支撑板可邻近并平行于连杆部分109的第二主表面303延伸。用于驱动连杆部分109相对于患者支撑件103及基座部分101旋转的第一及第二驱动系统317、319可至少部分地位于两个支撑板315之间。如图6中所展示，用于支撑用于旋转驱动轴311的旋转轴承323的一或多个块部件321可固定在支撑板315之间。类似的配置也可位于连杆部分109的相对侧上以支撑其它旋转驱动轴309。

连杆部分109可包含围封内壳体327的外壳325，内壳体327可含有支撑框架313、旋转轴承313、旋转驱动轴309、311及驱动系统317、319。图6说明连杆部分109，其中外壳325被部分地移除。外壳325可界定连杆部分109的第一及第二主表面301、303及侧壁305、307、308及310。举例来说，如图2中所展示，连杆部分109的第三及第四侧壁308及310可具有圆形轮廓，以使连杆部分109能够以最小间隙相对于地面及患者支撑件103枢转。在实施例中，外壳325可由塑料或碳纤维材料制成。

图6说明用于驱动旋转驱动轴309、311相对于连杆部分109旋转的驱动系统317、319。在实施例中，驱动系统317、319可具有镜像配置，其中两个驱动系统在连杆部分109的内壳体327内旋转180°。举例来说，用于驱动第一旋转驱动轴309的旋转的第一驱动系统317可包含位于支撑板315之间的第一电动机329，第一电动机329可啮合到第一传动链331中，第一传动链331与耦合到第一旋转驱动轴309的第一链轮333紧密配合。因此，第一电动机329可驱动第一旋转驱动轴309的旋转及患者支撑件103相对于连杆部分109的枢转。耦合到第二旋转驱动轴311的第二驱动系统319可包含在支撑板315之间的第二电动机(图6中不可见)，第二电动机可啮合到第二传动链335中，第二传动链335与耦合到第二旋转驱动轴311的第二链轮337紧密配合。第二链轮337及第二旋转驱动轴311可固定到台系统100的基座部分101(例如，在支架部件201之间)。第二电动机可围绕第二链轮337驱动第二传动链335，使得连杆部分109在旋转轴承上旋转并相对于基座部分101枢转。可在驱动系统317、319中的每一者的电动机、齿轮或旋转轴承中的一或多者上提供旋转编码器以用于指示基座部分101、连杆部分109及患者支撑架103的相对旋转位置。

如图1中所展示，在一些实施例中，整个台系统100可沿至少一个方向旋转及/或平移。举例来说，系统100的基座部分101可安装到旋转轴承上的平台400上，以使台系统100能够在箭头401的方向上旋转。旋转平台400可安装到轨道系统402上，以使台系统100能够在至少一个方向上平移，例如沿箭头403及/或箭头405的方向平移。当台系统100处于第一位置及定向且接着移动到第二位置及/或定向以执行成像扫描时，台系统100的旋转及平移运动可使患者能够被装载到患者支撑件103上。举例来说，可旋转台系统100，使得患者支撑件103与成像装置(例如x射线ct扫描仪)的患者成像轴线一致地定向。在成像装置具有固定孔的情况下，其上支撑有患者的整个台系统100可平移到孔中。应注意，基座部分101、连杆部分109及患者支撑件103的相对旋转位置可在扫描期间保持固定，使得沿患者支撑件103的长度经历的扭矩力保持恒定，即使在台系统100平移到成像孔中时也如此。因此，在成像扫描期间可不存在患者支撑件103的动态下垂。

应当理解，在一些实施例中，台系统100可固定到地板或其它支撑表面102，并且可不旋转及/或平移，如图1中所说明。

控制系统500(例如，处理器及存储器)可操作性地耦合到台系统100，如图6中示意性地说明的。控制系统500可部分地或完全地位于台系统100内(例如，在连接部分109内)及/或位于一或多个单独组件内，例如工作站、成像系统或移动推车。控制系统500可从台系统100接收位置反馈数据(例如，旋转编码器数据)，并且可将控制信号发送到台系统100的电动机，以致使电动机驱动旋转驱动轴309、311中的一者或两者，并将连杆部分109及/或患者支撑件103枢转成所需配置。连杆部分109及/或患者支撑件103可枢转到台系统100的一或多个预设置配置(例如，存储在控制系统500的存储器中)及/或配置可由用户使用合适用户输入装置501(例如，按钮、操纵杆、计算机键盘及/或鼠标、触摸屏显示器等)可控制地调整。

现在参考图1到5描述根据实施例的台系统100的各种枢转运动及操作模式。在实施例中，台系统100可用于在使用成像系统执行患者的各种成像扫描的同时支撑患者。成像系统可为x射线计算机断层扫描(ct)成像系统。举例来说，在第8,118,488号美国专利、第2014/0139215号美国专利申请案公开案、第2014/0003572号美国专利申请案公开案、第2014/0265182号美国专利申请案公开案、第2014/0275953号美国专利申请案公开案、第62/425,746号美国临时专利申请案及序列号为15/130,258的美国申请案中描述可根据各种实施例使用的x射线ct成像装置的实例，所述全部申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。将理解，提供这些实施例作为适合于与根据各种实施例的台系统100一起使用的成像系统的说明性非限制性实例，并且实施例台系统100可利用各种类型的医学成像装置。举例来说，作为x射线ct装置的替代或补充，各种实施例的台系统100可与x射线荧光透视成像装置、磁共振(mr)成像装置、正电子发射断层扫描术(pet)成像装置、单光子发射计算机断层扫描(spect)、超声成像装置等一起使用。

在一个非限制性实施例中，台系统100可用于获得处于站立或承重位置的患者的诊断图像。患者可站立在患者支撑件103的平台105上，任选地使其身体斜靠或倚靠在床107上。可移动成像系统的台架，使得患者及患者支撑件103定位在台架的孔内，例如通过降低患者及患者支撑件103上方的台架(或者替代地，将患者及患者支撑件103升高到台架的孔中)。在第2014/0139215号美国专利申请案公开案中描述用于执行处于承重位置的患者的x射线ct成像扫描的系统的实例，所述专利申请案公开案先前通过引用的方式并入。

在一些实施例中，台系统100可用于在躺卧位置(即，其中患者支撑件103在患者主要由床107支撑的情况下在大体上水平方向上延伸)及站立或承重位置(即，其中患者支撑件103在患者主要由平台105支撑的情况下在大体上垂直的方向上延伸)之间移动患者。在实施例中，患者可首先在躺卧位置中装载到患者支撑件103上。患者的脚可与平台105相邻。可利用任选约束件(例如，一或多个带)将患者固定到患者支撑件103。然后，可将患者支撑件103与患者一起向上倾斜到站立或承重位置。替代地，患者可在站立位置中装载到患者支撑件103上(例如，患者可跨上平台105)并且患者支撑件103可与患者一起向下倾斜到躺卧位置。

图1说明处于第一配置的台系统100。在这种配置中，连杆部分109平放并平行于支撑表面102(例如，地板)。基座部分101的支架部件201及患者支撑件103的支架部件119与连杆部分109的第一及第二侧壁305、307(参见图2到3)相邻。患者支撑件103的第二部分113可在连杆部分109的第一主表面301上方并且平行于连杆部分109的第一主表面301延伸。患者支撑件103的第一部分111可从连杆部分109的第一主表面301垂直向上并垂直于连杆部分109的第一主表面301延伸。图1的配置可提供相对小的占据面积，其中基座部分101、连杆部分109及患者支撑件103以紧凑的方式彼此折叠。

图2说明患者支撑件103相对于连杆部分109在箭头600的方向上的枢转运动。在图2中，患者支撑件103相对于连杆部分109倾斜约45°。在实施例中，患者支撑件103可在至少约90°并且优选地至少180°(例如高达约270°)的范围内相对于连杆部分109枢转。

图3说明连杆部分109在箭头601的方向上相对于基座部分101的枢转运动。如图3中所展示，连接部分109绕轴线α’枢转90°，使得连杆部分109的第一及第二主表面301、303在垂直方向上延伸并垂直于支撑表面102(例如，地板)定向。在图3的配置中，患者支撑件103相对于图1的配置枢转180°，使得患者支撑件103的第二部分113现在偏离并平行于连杆部分109的第二主表面303。患者支撑件103的第一部分111在垂直于连杆部分109的第二主表面303的水平方向上延伸。

图4展示另一配置，其中连杆部分109已从图1的配置枢转180°，使得连杆部分109的第一主表面301现在相对于支撑表面102(例如地板)水平放置，并且连杆部分109的第二主表面303垂直地面朝上。在此配置中，患者支撑件103已相对于图1的配置枢转270°，使得患者支撑件103的第二部分113从连杆部分109的第二主表面303垂直向上延伸并且垂直于连杆部分109的第二主表面303延伸，并且患者支撑件103的第一部分111在连杆部分109的第二主表面303上方且平行于连杆部分109的第二主表面303在水平方向上延伸。

图4的配置的优点是其可便于将患者容易地装载到患者支撑件103及从患者支撑件103卸下。在许多情况下，患者上到用于成像装置的常规台上或者将患者放置在用于成像装置的常规台上可能是具有挑战性的。通常，特别是在患病或体弱的患者的情况下，这可能需要将患者从轮床向上抬起到专用放射台上，这对于医务人员来说可能是有问题的。可降低根据各种实施例的台系统100，例如图4中所展示，使得患者被支撑在其上的床107可处于舒适的高度以用于装载及卸下患者。举例来说，床107的高度可不超过约50cm，例如离地面30cm到40cm。这可允许患者容易地爬上或下降到床107上，这对于患者及医务人员两者来说都更容易。

然后，可将患者支撑件103从图4的降低位置升高到适于成像扫描的高度(例如，使得患者支撑件103可定位在成像装置的孔内)。在实施例中，可升高患者支撑件103以将床107升高到离地面一米或更高的高度。图3展示患者支撑件103升高到最大高度以用于执行在水平躺卧位置中支撑在床107上的患者的扫描。通过控制基座部分101、连杆部分109及患者支撑件103的相对枢转运动，患者支撑件103可升高到图4中的降低位置与图3的升高位置之间的任何高度。台系统100的控制系统500(参见图6)可协调枢转运动，使得床107在患者支撑件103升高及降低时保持大体上水平。床107也可以任何任意角度(例如，与图3及4中所展示的水平位置成±30°)移动到倾斜位置。在实施例中，这可使患者能够被支撑在特伦德伦堡(trendelenburg)及/或反向特伦德伦堡位置中。

图5说明适于对处于站立或承重位置的患者成像的配置中的台系统100。在实施例中，患者支撑件103可从图4中所展示的降低位置向上枢转预定角度(例如，90°)到图5中所展示的位置。在图5的配置中，患者支撑件103以从连杆部分109起始的悬臂方式由支架部件119支撑。患者可在站立位置中被支撑在平台105上，平台105平行于支撑表面102(例如，地板)。患者支撑件103可相对于连杆部分109枢转到任何任意角度，例如与连杆部分109的表面303成0到90°之间的角度，使得患者的重量可部分由平台105支撑并且部分由床107部分地支撑。成像装置(例如，x射线ct扫描仪)的成像台架可扫描患者的整个长度而不受来自台系统100的连杆部分109或基座部分101的干扰。

可使用本台系统100对处于承重位置的人类或动物患者执行的诊断成像应用的各种实例包含(但不限于)：

-对足部的骨骼进行成像。使用标准射线照片难以评估足部畸形中足部骨骼的三维关系。ct扫描展现这些关系，但通常是在非承重模式下进行的。可使用承重ct或其它成像设备对患有严重柔性平底足畸形的患者的足部进行成像，并且可更好地定义发生的解剖学变化。

-肢体(例如腿)的成像。举例来说，可对髋部、膝盖及脚踝执行承重(ct)双侧长腿髋部到脚踝检查及患肢的非承重横断面成像(ct)，并且可用于确定测角及对准精度的变化以用于诊断及/或外科手术计划。

-脊柱成像。通过扫描处于“现实生活”站立位置的患者，承重扫描(例如，ct扫描)可用于改进退行性脊柱疾病的准确诊断。通过在站立位置扫描椎间盘及椎间关节压迫，这可实现退行性脊柱疾病的更特定及精确诊断。

-关节(例如，膝盖)的成像。膝盖的承重扫描(例如，ct扫描)可实现髌骨-股骨运动学的更特定及精确的诊断，并且还可用于外科手术计划。

-血管造影。承重血管造影(例如，ct血管造影)可实现更准确的诊断，并且可用于例如检查肺中的肺动脉以排除肺栓塞，这是一种严重但可治疗的病症。承重血管造影也可用于视觉化高血压患者及怀疑患有肾脏疾病的患者的肾动脉(供应肾脏的动脉)中的血流。肾动脉的窄化(狭窄)是一些患者的高血压(高血压病)的原因并且可被校正。一种观察图像的特殊计算机化方法使得肾脏ct血管造影成为非常准确的检查。这也在前瞻性肾脏供体中进行。承重血管造影也可用于识别主动脉或其它主要血管中的动脉瘤。动脉瘤是虚弱血管壁的病变区域，像轮胎中的凸起一样凸出。动脉瘤会危及生命，因为其会破裂。承重血管造影也可用于识别主动脉或其主要分支中的解剖。解剖意味着动脉壁的层彼此剥离-就像洋葱的层一样。解剖可能导致疼痛并且可能危及生命。承重血管造影也可用于识别大脑内可能危及生命的小动脉瘤或动静脉畸形。承重血管造影术也可用于检测使腿部的动脉窄化的动脉粥样硬化疾病。

例如所展示及描述的台系统100也可用于支持患者进行介入放射治疗及外照射(例如，linac)治疗过程。

提供前述方法描述仅作为说明性实例，并且不希望要求或暗示必须以所呈现的顺序执行各种实施例的步骤。如所属领域的技术人员将了解，可以任何顺序执行前述实施例中的所述顺序的步骤。例如“之后”、“然后”、“接下来”等词语不一定希望限制步骤的顺序；这些词语可用于通过对方法的描述来引导读者。此外，对单数形式的权利要求元件的任何引用(例如使用冠词“一”或“所述”)不应被解释为将所述元件限制为单数。

提供所揭示方面的前述描述是为使所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。对于所属领域的技术人员来说，对这些方面的各种修改是显而易见的，并且在不脱离本发明的范围的情况下，本文定义的一般原理可应用于其它方面。因此，不希望本发明限于本文所展示的方面，而是与符合本文揭示的原理及新颖特征的最宽范围相一致。