一种用于移动CT的机械方式

单旭王博谢涛王建军

1 辽宁省医疗器械检验检测院 （沈阳 110179）

2 深圳安科高科技股份有限公司 （深圳 518067）

一种用于移动CT的机械方式

单旭1王博1谢涛2王建军1

1 辽宁省医疗器械检验检测院 （沈阳 110179）

2 深圳安科高科技股份有限公司 （深圳 518067）

移动CT由于在应用过程中特殊运动的需要，实现在特殊环境下的扫描并满足移动CT的动态扫描方式应用需要，便产生了一种别于其他常规CT的机械方式。

移动 CT 机械方式

在现代医疗技术领域中，一种可以使用在放射科外，可移动式的CT正在逐步应用于手术室、ICU，野外急救等医疗环境中。与传统的CT相比较，移动式CT具有体积小，质量轻，可移动，对环境要求较低，可以方便的使用在患者不方便移动或突发事件对CT扫描有需求的情况下。移动CT的使用，可以在各种需要扫描的场合下及时提供影像图像，帮助医生做出专业判断，为患者的生命安全提供了保障。

普通CT扫描过程中，以控制病床床板的前后移动来定位扫描指定的病患区域，这样的扫描方式对于在特殊环境使用下的移动CT来说并不可取。首先，若是在手术室、ICU，急诊室等医疗环境下扫描的患者，患者身体必然连接着各种插管和其他医疗器械设备，移动病床会给患者许多风险。其次，在对病床的控制过程中，若出现病床停机或无法控制的情况，都会拖延扫描时间，延迟对患者的救治。最后，在普通CT研发设计过程中因为检查床所具备的性能必定会使检查床具有复杂的机械结构和较大的质量，为在不同环境中搬运带来不便。因此，移动CT在应用过程中应该从扫描架自身满足运动需要，改变扫描方式，能够尽可能的无需对病床进行控制，使病床在扫描过程中不移动来保持患者的静止状态，降低对检查床性能上的依赖，实现在特殊环境下的扫描。因此一种用于移动CT的动态扫描方式，满足移动CT的应用需要，使移动CT的应用更加简单，快捷。

图1. 扫描机架水平移动示意图

在扫描过程中，扫描架与检查床的位置在扫描过程中是相对的，若检查床不移动，可以选择以扫描架移动的方式来进行与普通CT进行同等的相对运动。考虑一种新的扫描方式，该方式能够使在扫描过程中病床静止不动，让CT自身就能够完成全部的扫描过程，无需对病床进行控制，并且该扫描方式应能够实现满足全身各部位的断层、螺旋扫描，如图1所示。

实现这种扫描方式的技术难点在于：①移动中的动平衡；②移动中的精准性；③移动中的承重性。

工作中的CT部分部件是在内部同一平面内高速旋转的，对旋转的动平衡具有极高的要求，如图1所示的扫描方案中，不仅要求在同一平面内高速旋转，同时还要在水平方向进行移动，那么在这个复杂的运动过程中，如何保证旋转部件的平面一致性是所需要考虑的内容。

CT成像是对人体断层的成像，扫描图像的位置定关乎患者病灶所在区域，若扫描图像位置显示不准确就会给医生带来误诊，轻则伤人，重则害命，因此CT图像位置的准确性尤为重要。在CT扫描过程中要求水平运动误差不超过±0.25mm，对机械设计以及加工工艺具有极高的要求。

CT的组成结构中，几乎所有的关键件都集中在运动部件上，也就是图1所示的扫描环中，所以扫描环的质量占在了整个CT质量的70%以上，约500kg。而设计可移动的轻便CT，在结构设计上不能以普通的承重设计来进行，需要以四两拨千斤的方式来完成整个移动过程。

因此这种扫描方式看似简单的改变了运动状态，但实际上内含了较多的设计与工艺困难，在实现过程中具有较高的技术能力。

针对以上的技术难点，在设计原理如图2所示扫描环依靠两侧的连接轴固定在机架的连接座上。由左右侧的连接座前后移动带动扫描环进行范围为350毫米的水平运动。两侧运动部件是相同的，都有连接座+螺母，滚珠丝杆、水平步进电机、电位器及其他相关部件。

图3示意了机架两侧的水平移动部分。其中包括：步进电机、滚珠丝杆及其螺母，连接座和承重轴承。连接座中间穿插了滚珠丝杆和承重轴承，滚珠丝杆和承重轴承平行设置。滚珠丝杆的一端连接于水平步进电机，步进电机控制滚珠丝杆的转动，转动过程中由于连接座中有螺母的存在，会带动连接座沿着滚珠丝杆水平移动，移动速度可以达到25mm/s。两侧的承重轴承承受了整个扫描环的质量，避免将滚珠丝杆压弯损坏。在滚珠丝杆的另外一端设有一个电位器，电位器用履带与连接座相连接，连接座的移动带动履带使得电位器可以计算扫描环的移动距离，保证两侧能够同步移动。滚珠丝杆的两段设定两个限位开关，保证了连接座的移动不会超过设定限制。

中控电脑控制水平步进电机的运行，如图3所示，在运行过程中电位器会持续的将扫描环移动位置向中控电脑进行反馈。运行到指定位置后，中控电脑控制水平步进电机停止运行，进行扫描。

图2. 机架水平运动控制机械示意图

图3. 水平移动部件

关于定位的计算与普通CT扫描一样先扫描定位相，首先保证扫描环在滚珠丝杆的两侧，有足够的运动距离扫描定位相。在获得定位相后利用图像计算扫描的实际位置，然后根据以上所述进行运动定位、扫描。

在所有的运动过程中，两侧电位器各自反馈左右侧连接座的位置，若两侧不同步，则先行的一侧停止运动直到两侧同步再共同运行。

这样的移动式CT，由于采用了水平移动部件，改变了现有CT扫描设备移动检查床的固有思维模式，使检查床在整个扫描过程中都不移动来保持患者的静止状态，避免了对病床上的患者造成任何影响，满足了在放射科以外的手术室、ICU和野外急救等医疗环境中使用的要求。而且体积小，质量轻，可方便地应用于患者不方便移动或突发事件对CT扫描有需求的情况，以便在各种需要扫描的场合下及时提供影像图像。

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