一種用于移動CT的機(jī)械方式

單旭王博謝濤王建軍

1 遼寧省醫(yī)療器械檢驗(yàn)檢測院 （沈陽 110179）

2 深圳安科高科技股份有限公司 （深圳 518067）

一種用于移動CT的機(jī)械方式

單旭1王博1謝濤2王建軍1

1 遼寧省醫(yī)療器械檢驗(yàn)檢測院 （沈陽 110179）

2 深圳安科高科技股份有限公司 （深圳 518067）

移動CT由于在應(yīng)用過程中特殊運(yùn)動的需要，實(shí)現(xiàn)在特殊環(huán)境下的掃描并滿足移動CT的動態(tài)掃描方式應(yīng)用需要，便產(chǎn)生了一種別于其他常規(guī)CT的機(jī)械方式。

移動 CT 機(jī)械方式

在現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域中，一種可以使用在放射科外，可移動式的CT正在逐步應(yīng)用于手術(shù)室、ICU，野外急救等醫(yī)療環(huán)境中。與傳統(tǒng)的CT相比較，移動式CT具有體積小，質(zhì)量輕，可移動，對環(huán)境要求較低，可以方便的使用在患者不方便移動或突發(fā)事件對CT掃描有需求的情況下。移動CT的使用，可以在各種需要掃描的場合下及時(shí)提供影像圖像，幫助醫(yī)生做出專業(yè)判斷，為患者的生命安全提供了保障。

普通CT掃描過程中，以控制病床床板的前后移動來定位掃描指定的病患區(qū)域，這樣的掃描方式對于在特殊環(huán)境使用下的移動CT來說并不可取。首先，若是在手術(shù)室、ICU，急診室等醫(yī)療環(huán)境下掃描的患者，患者身體必然連接著各種插管和其他醫(yī)療器械設(shè)備，移動病床會給患者許多風(fēng)險(xiǎn)。其次，在對病床的控制過程中，若出現(xiàn)病床停機(jī)或無法控制的情況，都會拖延掃描時(shí)間，延遲對患者的救治。最后，在普通CT研發(fā)設(shè)計(jì)過程中因?yàn)闄z查床所具備的性能必定會使檢查床具有復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)和較大的質(zhì)量，為在不同環(huán)境中搬運(yùn)帶來不便。因此，移動CT在應(yīng)用過程中應(yīng)該從掃描架自身滿足運(yùn)動需要，改變掃描方式，能夠盡可能的無需對病床進(jìn)行控制，使病床在掃描過程中不移動來保持患者的靜止?fàn)顟B(tài)，降低對檢查床性能上的依賴，實(shí)現(xiàn)在特殊環(huán)境下的掃描。因此一種用于移動CT的動態(tài)掃描方式，滿足移動CT的應(yīng)用需要，使移動CT的應(yīng)用更加簡單，快捷。

圖1. 掃描機(jī)架水平移動示意圖

在掃描過程中，掃描架與檢查床的位置在掃描過程中是相對的，若檢查床不移動，可以選擇以掃描架移動的方式來進(jìn)行與普通CT進(jìn)行同等的相對運(yùn)動?？紤]一種新的掃描方式，該方式能夠使在掃描過程中病床靜止不動，讓CT自身就能夠完成全部的掃描過程，無需對病床進(jìn)行控制，并且該掃描方式應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)滿足全身各部位的斷層、螺旋掃描，如圖1所示。

實(shí)現(xiàn)這種掃描方式的技術(shù)難點(diǎn)在于：①移動中的動平衡；②移動中的精準(zhǔn)性；③移動中的承重性。

工作中的CT部分部件是在內(nèi)部同一平面內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的，對旋轉(zhuǎn)的動平衡具有極高的要求，如圖1所示的掃描方案中，不僅要求在同一平面內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)還要在水平方向進(jìn)行移動，那么在這個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動過程中，如何保證旋轉(zhuǎn)部件的平面一致性是所需要考慮的內(nèi)容。

CT成像是對人體斷層的成像，掃描圖像的位置定關(guān)乎患者病灶所在區(qū)域，若掃描圖像位置顯示不準(zhǔn)確就會給醫(yī)生帶來誤診，輕則傷人，重則害命，因此CT圖像位置的準(zhǔn)確性尤為重要。在CT掃描過程中要求水平運(yùn)動誤差不超過±0.25mm，對機(jī)械設(shè)計(jì)以及加工工藝具有極高的要求。

CT的組成結(jié)構(gòu)中，幾乎所有的關(guān)鍵件都集中在運(yùn)動部件上，也就是圖1所示的掃描環(huán)中，所以掃描環(huán)的質(zhì)量占在了整個(gè)CT質(zhì)量的70%以上，約500kg。而設(shè)計(jì)可移動的輕便CT，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上不能以普通的承重設(shè)計(jì)來進(jìn)行，需要以四兩撥千斤的方式來完成整個(gè)移動過程。

因此這種掃描方式看似簡單的改變了運(yùn)動狀態(tài)，但實(shí)際上內(nèi)含了較多的設(shè)計(jì)與工藝?yán)щy，在實(shí)現(xiàn)過程中具有較高的技術(shù)能力。

針對以上的技術(shù)難點(diǎn)，在設(shè)計(jì)原理如圖2所示掃描環(huán)依靠兩側(cè)的連接軸固定在機(jī)架的連接座上。由左右側(cè)的連接座前后移動帶動掃描環(huán)進(jìn)行范圍為350毫米的水平運(yùn)動。兩側(cè)運(yùn)動部件是相同的，都有連接座+螺母，滾珠絲桿、水平步進(jìn)電機(jī)、電位器及其他相關(guān)部件。

圖3示意了機(jī)架兩側(cè)的水平移動部分。其中包括：步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲桿及其螺母，連接座和承重軸承。連接座中間穿插了滾珠絲桿和承重軸承，滾珠絲桿和承重軸承平行設(shè)置。滾珠絲桿的一端連接于水平步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)控制滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程中由于連接座中有螺母的存在，會帶動連接座沿著滾珠絲桿水平移動，移動速度可以達(dá)到25mm/s。兩側(cè)的承重軸承承受了整個(gè)掃描環(huán)的質(zhì)量，避免將滾珠絲桿壓彎損壞。在滾珠絲桿的另外一端設(shè)有一個(gè)電位器，電位器用履帶與連接座相連接，連接座的移動帶動履帶使得電位器可以計(jì)算掃描環(huán)的移動距離，保證兩側(cè)能夠同步移動。滾珠絲桿的兩段設(shè)定兩個(gè)限位開關(guān)，保證了連接座的移動不會超過設(shè)定限制。

中控電腦控制水平步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行，如圖3所示，在運(yùn)行過程中電位器會持續(xù)的將掃描環(huán)移動位置向中控電腦進(jìn)行反饋。運(yùn)行到指定位置后，中控電腦控制水平步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)行，進(jìn)行掃描。

圖2. 機(jī)架水平運(yùn)動控制機(jī)械示意圖

圖3. 水平移動部件

關(guān)于定位的計(jì)算與普通CT掃描一樣先掃描定位相，首先保證掃描環(huán)在滾珠絲桿的兩側(cè)，有足夠的運(yùn)動距離掃描定位相。在獲得定位相后利用圖像計(jì)算掃描的實(shí)際位置，然后根據(jù)以上所述進(jìn)行運(yùn)動定位、掃描。

在所有的運(yùn)動過程中，兩側(cè)電位器各自反饋?zhàn)笥覀?cè)連接座的位置，若兩側(cè)不同步，則先行的一側(cè)停止運(yùn)動直到兩側(cè)同步再共同運(yùn)行。

這樣的移動式CT，由于采用了水平移動部件，改變了現(xiàn)有CT掃描設(shè)備移動檢查床的固有思維模式，使檢查床在整個(gè)掃描過程中都不移動來保持患者的靜止?fàn)顟B(tài)，避免了對病床上的患者造成任何影響，滿足了在放射科以外的手術(shù)室、ICU和野外急救等醫(yī)療環(huán)境中使用的要求。而且體積小，質(zhì)量輕，可方便地應(yīng)用于患者不方便移動或突發(fā)事件對CT掃描有需求的情況，以便在各種需要掃描的場合下及時(shí)提供影像圖像。

A Mechanical Way to Move the CT

SHAN-Xu1WANG Bo1XIE Tao2WANG Jian-jun1
1 Liaoning Medical Device Testing Institute (Shenyang 110179)
2 Shenzhen Anke High Technology Co., Ltd. (Shenzhen 518067)

1006-6586(2017)09-0054-02

R445.2

A

2017-03-28