專利名稱：用可變x射線源到影像間距離的三維重現(xiàn)系統(tǒng)及方法
技術領域：
本專利申請涉及題目是“用可變X射線源到影像間距離的三維重現(xiàn)系統(tǒng)及方法”(3D Reconstruction System and Method Utilizing a Variable X-raySource to Image Distance)的臨時申請并要求優(yōu)先權，其于2001年11月23日提出申請，臨時申請?zhí)枮?0/332,516，其整個對象在這里以該專利申請的全文作為參考。
本發(fā)明的實施例通常地涉及一種可變化影像接受器和X射線源之間距離的X射線系統(tǒng)。本發(fā)明的實施例通常地涉及一種具有活動C形臂的X射線系統(tǒng)，當采集用于三維影像重現(xiàn)的影像時，該系統(tǒng)改變射線源和影像之間的距離。
背景技術：
三維X射線影像在醫(yī)療診斷和外科方案中已經(jīng)變得越來越有用了。用于這些目的的系統(tǒng)中的第一類型為計算機X射線斷層照相(CT)。常規(guī)的CT系統(tǒng)用一個扇形的X射線束照射到一個檢測器陣列上，該檢測器陣列的寬度遠小于其長度。為了獲得一個解剖學上有效量的完全掃描圖，在患者沿著旋轉軸線推進時X射線管及檢測器陣列要圍繞著患者旋轉多次。
更近些時候，已經(jīng)采用了諸如影像增強器那樣的區(qū)域射束檢測器(area-beam detectors)來采集三維影像數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)是基于用在心血管和/或外科介入成像的常規(guī)X射線系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點是能夠比CT系統(tǒng)更快的采集到完全的三維數(shù)據(jù)集，從而可以更好的捕獲到動態(tài)的事件。例如，采用了造影劑的腦管(vessels of brain)區(qū)域射束3D影像在顱內動脈瘤的診斷和治療方面已經(jīng)顯得特別有用。
此前的帶有區(qū)域射束檢測器的三維X射線影像系統(tǒng)通過圍繞著一個旋轉中心軸線以一個圓形路徑轉動X射線管和檢測器而被操作。該轉動的軸線設置在患者解剖學構造的感興趣區(qū)域或體積的中心上。所述X射線源和通常為一個影像增強器的X射線接受器典型地安裝在旋轉C形臂支承組件的相對兩端上。所述X射線源將X射線照射到患者的感興趣區(qū)域(ROI)上并被患者的解剖學構造所衰減。經(jīng)過衰減的X射線從患者的相對一側射出并入射到接受器上。當X射線管/C形臂/接受器組件圍繞著通過患者體內的感興趣區(qū)域中心的旋轉軸線旋轉時，通過采集到一系列影像而采集3D影像數(shù)據(jù)。
常規(guī)的活動C形臂組件采用簡單的支承構造及幾何形狀將X射線源和接受器安裝在C形臂上。該支承構造將X射線源和接受器支承在該C形臂上并保持為預定值，在X射線源和接受器之間的距離為恒定。因此，X射線源和旋轉軸線之間的距離以及接受器和旋轉軸線之間的距離都保持恒定并被固定。
然而，帶有固定安裝的X射線源及接受器的常規(guī)的活動C形臂組件在產(chǎn)生三維重現(xiàn)影像方面存在一些問題。這是由于三維重現(xiàn)影像是為給橢圓形橫截面的患者(例如，當患者臉朝上地躺在臺面上時雙肩方向的寬度大于前后方向的高度)的體內的一個感興趣區(qū)域來形成的。
圖4至圖7所示為一個常規(guī)的繞著圓形路徑312旋轉的C形臂組件300。圓形路徑312的半徑必須足夠大，以允許人體解剖學構造的最寬部分(例如，雙肩部分)通過。因此，在采集一系列患者影像之前的啟動操作中，患者要位于影像接受器306和X射線源304之間以防止影像接受器306和X射線源304在旋轉掃描的任何位置上和患者相觸。為了獲得患者的影像，影像接受器306和X射線源304在患者周圍的各個角度上進行掃描。每個掃描角向位置都有一個對應的射路(trajectory)穿過感興趣區(qū)域。當掃描角向位置變化時，位于影像接受器306和X射線源304之間的射路也相似地發(fā)生變化，而且另外影像接受器306和射線出射的患者表面308之間的距離也發(fā)生明顯的變化。X射線源304和射線入射的患者表面309之間的距離也發(fā)生變化。
如圖4及圖5所示，上述的現(xiàn)象導致常規(guī)的C形臂組件僅能提供受到限制的三維重現(xiàn)體(reconstruction volume)302。C形臂300按照ISO同心方式運轉，其中患者體內的感興趣區(qū)域被保持在X射線束的范圍303之內。為了將患者體內的感興趣區(qū)域保持在X射線束的范圍303之內，影像接受器306和X射線源304就沿著圓弧312圍繞患者旋轉。由于患者的橫截面是橢圓形的而影像接受器306和X射線源304卻繞著圓形路徑旋轉，因此在旋轉過程中影像接受器306從靠近患者位置到遠離患者位置轉動。當影像接受器306轉到和患者的出射表面308之間的距離較遠的位置上時，由于幾何放大作用的原因，使得能夠成像的解剖學構造的區(qū)域相應較小(一般由圖中箭頭310表示)。因此，重現(xiàn)體302的尺寸也是有限的。
同樣，在圖6中，影像接受器306被定位在離患者的出射表面308一個距離314的位置上。X射線是以一個錐形射線束的形式從射線源304輻射出的，因此接受器306被移動到離患者越遠射線束的照射范圍303越大。X射線束范圍303的擴大使得影像接受器306所接受到的感興趣區(qū)域的每一個影像都得到明顯的放大。當所述距離314增加，影像的放大量急劇增加，特別是在對應于射線穿過解剖學構造的距離最短(例如，如圖4至圖7所示那樣射線從前后方向穿過患者)的掃描角向位置所獲得的影像。由于所述聚焦光點的大的投射半影，與影像接受器306的離患者出射表面308的距離314相關的所述大的放大量導致所得影像變得模糊。由于聚焦光點的銳度下降，二維影像數(shù)據(jù)的質量下降，所以三維重現(xiàn)數(shù)據(jù)的質量也下降。
另外，在圖7所示的系統(tǒng)中，X射線源304和影像接受器306之間的距離是保持恒定的。這樣，當減小所述距離316，由某種考慮將影像接受器306布置到離患者更遠的距離，然而在某些掃描角向位置上X射線源304離患者皮膚的距離會過近，這將使患者經(jīng)受不必要的高計量輻照。
因此，產(chǎn)生對X射線影像系統(tǒng)進行改進的需要，使其能夠克服先前經(jīng)歷到的上述問題對患者感興趣區(qū)域內的信息進行三維體(3D volumes)重現(xiàn)。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例，提供了一種醫(yī)用診斷影像系統(tǒng)。該影像系統(tǒng)具有一使X射線源及影像接受器沿著非圓形弧形圍繞患者運動的C形臂部件。其中，所述影像接受器及X射線源由一個支承結構支承，并且影像接受器和X射線源中的至少一個為在所述支承結構上可移動的，如在朝著或離開所述支承結構的中心軸線的徑向的方向?；颊吲c射線源之間和患者與接受器之間的距離中的至少一個是可變的，因此使得接受器和/或射線源保持定位于離開患者表面的所需要的距離范圍內。
根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例，該醫(yī)用診斷影像系統(tǒng)包括一個影像處理器。該影像處理器采集在接受器及X射線源繞著患者轉動時在各個曝光位置上的影像曝光，同時還采集對應曝光位置的位置數(shù)據(jù)，并利用該位置數(shù)據(jù)和對應的影像曝光一起來構成一個三維體的數(shù)據(jù)集。根據(jù)所述三維體數(shù)據(jù)集顯示出影像。


通過以上綜述及下面關于本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細描述并結合附圖將對本發(fā)明有更好的了解。為了圖示本發(fā)明的優(yōu)選實施例，附圖中展示的幾個在目前是最佳的實施例。但應當了解，本發(fā)明的范圍并不限于附圖所示的配置及方法。附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的X射線成像系統(tǒng)的方塊圖。
圖2所示為一個C形臂組件，該C形臂組件可以用到根據(jù)本發(fā)明的實施例中。
圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例形成的可替換的X射線成像系統(tǒng)的方塊圖。
圖4表示一個常規(guī)X射線系統(tǒng)的運動區(qū)域的圖形。
圖5表示一個常規(guī)X射線系統(tǒng)的運動區(qū)域的圖形。
圖6表示一個常規(guī)X射線系統(tǒng)的運動區(qū)域的圖形。
圖7表示一個常規(guī)X射線系統(tǒng)的運動區(qū)域的圖形。
圖8表示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的X射線成像系統(tǒng)的運動區(qū)域的圖形。
圖9表示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的X射線成像系統(tǒng)的運動區(qū)域的圖形。
圖10表示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的X射線成像系統(tǒng)的運動區(qū)域的圖形。
具體實施例方式
圖1所示為一個包括一個C形臂12的X射線成像系統(tǒng)10，該C形臂12和一個X射線發(fā)生器14、一個影像處理計算機16及一個跟蹤模塊18電連通。跟蹤模塊18和一個跟蹤數(shù)據(jù)處理器20相通，而跟蹤數(shù)據(jù)處理器20依次和影像處理計算機16及X射線發(fā)生器14相通，所述影像處理計算機16與一個監(jiān)視器48連通。
C形臂12包括一個可移動地安裝在C形臂12的一側上的X射線源36和一個可移動地安裝在C形臂12的另一相對側上的X射線接受器34。X射線接受器34可以是一個平板檢測器、影像增強器等類型的器件。C形臂12可以在幾個方向上沿著多個影像采集路徑運動，所述影像采集路徑中包括，軌道跟蹤方向、縱向跟蹤方向、側向跟蹤方向、橫貫跟蹤方向、繞樞軸轉動跟蹤方向、以及“搖擺”(“wig-wag”)跟蹤方向等。箭頭A表示軌道轉動方向。圖1以實線表示C形臂12、X射線接受器34、X射線源36位于第一位置(P1)上，以虛線表示C形臂12、X射線接受器34、X射線源36位于第二位置(P2)上?；蛘撸鯟形臂12、X射線接受器34、X射線源36可以沿著縱向、側向、橫向、及搖擺追蹤方向等的影像采集路徑運動。X射線源36和X射線接受器34可分別沿著如箭頭B、C表示的徑向方向移動。
所述跟蹤模塊18通過傳感器40-44對患者22、X射線接受器34及用于在診斷或外科介入手術中醫(yī)生所用的儀器或工具24(如果存在的話)的位置進行監(jiān)察。所述跟蹤模塊18向跟蹤數(shù)據(jù)處理器20提供對應于患者22、X射線接受器34及儀器24的跟蹤部件坐標(tracking component coordinates)26。所述跟蹤數(shù)據(jù)處理器20利用這些跟蹤部件坐標26連續(xù)地計算出所述X射線接受器34、患者22及儀器24對應于一個相對于一個坐標系統(tǒng)參考的點或中心軸線而確定的坐標系統(tǒng)中的位置。該坐標系統(tǒng)的參考點部分地取決于所采用的跟蹤模塊18的類型。所述跟蹤數(shù)據(jù)處理器20向所述X射線發(fā)生器14送出控制或觸發(fā)指令28，所述X射線發(fā)生器14依次促使所述X射線源36及X射線接受器34實施一次或多次曝光。所述跟蹤數(shù)據(jù)處理器20還向影像處理計算機16發(fā)送曝光參考數(shù)據(jù)30。當所述C形臂沿著一個影像采集路徑移動時，所述跟蹤數(shù)據(jù)處理器20根據(jù)所述跟蹤部件坐標26來產(chǎn)生控制或觸發(fā)指令28及曝光參考數(shù)據(jù)30，這一點下面還將更詳細解釋。
通過示例的方式，C形臂12可以手動地或自動地在第一位置P1和第二位置P2之間運動以獲得一系列的曝光。影像采集路徑可以是沿著軌道方向，而且所述X射線接受器34可以在從0°到145°或是從0°到190°的范圍內被轉動?；蛘?，所述影像采集路徑也可沿著側向轉動。
當C形臂12被旋轉時，所述影像處理計算機16從所述接受器34收集一系列的影像曝光數(shù)據(jù)。每次所述X射線源36受到所述X射線發(fā)生器14的觸發(fā)，所述X射線接受器34便收集到一次影像曝光32。所述影像處理計算機16將各次影像曝光32和對應的曝光參考數(shù)據(jù)30結合起來并利用曝光參考數(shù)據(jù)30以構建一個三維體數(shù)據(jù)集，這一點下面還要詳細解釋。該三維體數(shù)據(jù)集可用來生成患者體內的感興趣部位的諸如切片一類的影像。例如，所述影像處理計算機16可以根據(jù)該體數(shù)據(jù)集而生成患者的脊柱、膝部等部位的矢狀切面(saggital)、頂向和/或軸向的視圖。
圖2所示為一典型的可活動的C形臂X射線裝置110，該X射線裝置110可以根據(jù)由操作者輸入的位置信息和/或接收來自一個或多個傳感器的位置數(shù)據(jù)來運轉。該裝置110包括一個主機架111、一個C形臂112、一個L形臂113、及一個控制面板114。所述主機架111的下部形成一個T形構造，其中為給所述裝置110提供移動性使用了腳輪。所述主機架111包括一個電源板117，用于控制與電源以及其它器件與所述裝置110的連接。所述主機架111還包括一個垂直升降柱118，該升降柱118可容許C形臂112和L形臂113相對于主機架111作垂直方向運動。垂直升降柱118的上端設有一個上機架119，其中水平延伸臂120穿過該上機架119并且通過水平延伸臂120相對于該上機架119的運動，容許臂120相對于垂直升降柱118作水平方向的運動。從而，C形臂112可以通過水平臂120的軸線方向的位移來實施橫向的跟蹤運動。L形臂113也可以繞著水平臂120的軸線樞轉(樞軸跟蹤運動)，使L形臂113可以在整個360°的弧上樞轉。所述水平臂120和L形臂113的一端相連，而L形臂113的另一端則和C形臂112相連。
C形臂112是一個C形構造，C形臂112的一端上設有一個X射線發(fā)射器123而其另一端上則設有一個諸如帶有照相機125的影像接受器124那樣的接受器?？商鎿Q地，可以用一個平板影像檢測器或其它的X射線接受器件來替代影像接受器124及照相機125?？梢栽O置一個準直器組件129來校正X射線發(fā)射器123所發(fā)射出的X射線束的方向。還設有一個限位器130為被送進X射線發(fā)射器123的患者提供一個安全的距離。傳感器137可以安裝在影像接受器124上以檢測患者的位置和/或輪廓。
所述X射線發(fā)射器123被支承在一個發(fā)射器托架127內，而影像接受器124被支承在一個接受器托架131內。發(fā)射器托架127及接受器托架131受到自動控制而分別驅使X射線發(fā)射器123及影像接受器124沿著徑向采集路徑(圖中以箭頭B及C表示)作朝向或背離垂直于中心軸線133方向的運動，所述中心軸線在包含X射線發(fā)射器123及影像接受器124的平面的垂直方向延伸。所述C形臂112繞著所述中心軸線133旋轉。所述主機架111上包括一個中央處理器(CPU)，該中央處理器自動地控制發(fā)射器托架127及接受器托架131以分別實施所述X射線發(fā)射器123及影像接受器124的徑向移動?？蛇x擇地，所述發(fā)射器托架127及接受器托架131允許所述X射線發(fā)射器123及影像接受器124手動地沿著徑向路徑B及C移動。操作者可以通過控制面板114輸入與特別的掃描位置相關的所述X射線發(fā)射器123及影像接受器124的指定的個別(discrete)徑向位置。例如，操作者可以使用控制面板114移動所述C形臂112到個別的掃描位置上，然后再使所述X射線發(fā)射器123及影像接受器124移動到相應的徑向位置上。一旦所述X射線發(fā)射器123及影像接受器124的最大及最小徑向位置被確定，然后所述主機架111便可以推算出相對于中心軸線133的中間徑向位置，相對于該位值移動所述X射線發(fā)射器123及影像接受器124以用于在C形臂112的整個運動范圍內的每個個別的掃描角。
可選擇地，通過裝在所述發(fā)射器及接受器托架127、131上的傳感器132及134來測量并控制所述發(fā)射器及接受器托架127、131的徑向位置。也可選擇地，所述發(fā)射器及接受器托架127、131可以包括步進電機，該步進電機具有一個已知參考點，其分別對應于所述C形臂112和所述X射線發(fā)射器123及所述影像接受器124之間的一個已知的徑向關系。所述主支架111按照需要的角度或轉動數(shù)驅動該步進電機以按照需要的距離向著或離開所述中心軸線133移動所述X射線發(fā)射器123及影像接受器124。
所述裝置110通常和一個監(jiān)視單元相連，其中這樣的監(jiān)視單元包括觀看由照相機125提供的視頻影像的必要的設備。通過電纜連接所述裝置110的電源板117到所述監(jiān)視器完成所述的連接，如可以通過一個典型的與C形臂X射線裝置110連接的視頻顯示監(jiān)視的接口(cart)完成所述連接?？商鎿Q地，所述監(jiān)視器設備和視頻顯示監(jiān)視接口可以與帶C形臂的X射線裝置110形成為一個整體。
圖3所示為一可替換的X射線成像系統(tǒng)。該X射線成像系統(tǒng)200包括一個裝在C形臂上的用于檢測穿過患者的X射線的檢測器210。一個跟蹤子系統(tǒng)220接受患者坐標信息225、檢測器坐標信息230、及儀器坐標信息235。該子系統(tǒng)220可接收來自如圖1中的跟蹤模塊18的跟蹤模塊或如圖2中的主支架111的主支架的坐標信息225-235。所述跟蹤模塊18根據(jù)實時測量的檢測器210、儀器24(如果使用的話)、以及患者22的位置來生成坐標信息225-235。而主支架111則根據(jù)圖2中的C形臂的實測位置、X射線發(fā)射器123及影像接受器124的實測徑向位置、以及預先輸入的X射線發(fā)射器123及影像接受器124的徑向位置來生成坐標信息225-235。所述X射線發(fā)射器123及影像接受器124的徑向位置可以通過傳感器132、134來獲得，或是通過用來驅使發(fā)射器托架127及接受器托架131的徑向運動的步進電機來獲得。所述跟蹤子系統(tǒng)220處理所述坐標信息225-235并將其傳輸給影像處理裝置240，該影像處理裝置240接受來自檢測器210的曝光畫面并將影像畫面輸出到顯示器250。所述影像處理裝置240包括一個畫面抓取器260，該畫面抓取器260按照跟蹤子系統(tǒng)220提供的位置數(shù)據(jù)245所指定的時間點采集來自檢測器210的曝光畫面。
所獲取的曝光畫面由所述畫面抓取器260被傳輸給影像體處理器270，該影像體處理器270在影像體存儲器280中對曝光畫面進行管理儲存。影像體處理器270在影像體存儲器280中構成三維的患者數(shù)據(jù)體。該三維患者數(shù)據(jù)體可以是根據(jù)非常少的幾幅，比如10幅和類似的曝光畫面來構成。如果畫面抓取器260還獲得另外的曝光畫面，該三維患者數(shù)據(jù)體的精度和完整性還能得到改善。影像體處理器270除了構成三維患者數(shù)據(jù)體以外還根據(jù)該體來構成影像切片。該影像切片儲存在切片數(shù)據(jù)集存儲器290內。
顯示圖形處理器295對切片數(shù)據(jù)集存儲器290進行訪問以將該影像切片顯示在所述顯示器250上。所述顯示圖形處理器295還構成代表儀器或工具24的圖形，并在所述顯示器250上將該儀器圖形和該影像切片疊加在一起。所述顯示影像處理器295還能夠在所述顯示器250上同時顯示多個二維影像切片，并將儀器圖形疊加在每個影像切片上?？商鎿Q地或與影像切片相結合，所述顯示圖形處理器295也可以構成一個患者三維數(shù)據(jù)體的三維透視圖并在顯示器250上分開地顯示該三維透視圖或與代表儀器24的三維圖形相結合地顯示?？梢詫υ撊S患者影像及三維儀器圖形進行控制而使其旋轉(以一個視頻格式)，以使得人們能夠從多個角度來觀看該患者數(shù)據(jù)體及儀器圖形。三維患者數(shù)據(jù)體的旋轉可以是自動進行的，如以一個視頻的仿真形式；或是可以由系統(tǒng)操作人員通過手動控制以步進的方式來進行。例如，操作者可以用鼠標點擊感興趣區(qū)域并拖動影像以使其旋轉和/或平移。
可選擇地，所述C形臂組件可以根據(jù)對患者輪廓的映像的“電容性傳感(capacitive sensing)”來控制X射線發(fā)射器123和/或影像接受器124的徑向移動。例如，在影像接受器124的成像平面上或成像平面附近可以設有傳感器137。在三維采集過程中，當C形臂旋轉通過掃描區(qū)域時，傳感器137檢測患者表面的位置和/或輪廓。傳感器137將該位置和/或輪廓信息反饋給主機架111。主機架111根據(jù)該位置和/或輪廓信息來驅動接受器托架131，并且以箭頭C的方向徑向移動影像接受器124。所述主機架111按照這樣的方式驅動接受器托架131即試圖保持影像接受器124的成像平面在距離患者表面以一個很小的公差或預定距離范圍內。同樣，主機架111驅動發(fā)射器托架127，并且以箭頭B的方向徑向移動X射線發(fā)射器123，以保持X射線發(fā)射器123和影像接受器124之間為一個不變的距離。
例如，傳感器137可以表現(xiàn)為分別位于影像接受器124的相對兩側的成對的LED發(fā)射器及接受器，并使多對這樣的LED發(fā)射器/接受器分別位于距影像接受器124的成像平面不同距離的位置上。所述影像接受器124可以受到驅動朝著患者移動，直至外邊的一對(例如，和成像平面相距最遠的一對)LED發(fā)射器/接受器被患者表面所阻斷，但里邊的一對(例如，距成像平面最近的一對)LED發(fā)射器/接受器未被阻斷。一旦外側LED發(fā)射器/接受器被阻斷，接受器托架131便停止下來。然后，可以驅動X射線發(fā)射器123朝離開患者的方向移動，直至影像接受器124和X射線發(fā)射器之間的距離達到需要的值。也可選擇為，在驅動影像接受器124朝患者前進的同時驅動X射線發(fā)射器123徑向地作離開患者方向的移動。一旦影像接受器124和X射線發(fā)射器123被定位，得到患者的影像。
在獲得患者的影像后，所述C形臂被移動到下一個掃描角向位置并且所述影像接受器124被徑向地移動靠近或遠離患者。僅僅作為一個例子，當C形臂從患者側面的角向位置移動到患者胸前方向的角向位置時，影像接受器124變成離患者表面更遠的位置，因此患者表面便不再阻斷傳感器137或最遠的一對LED發(fā)射器/接受器。傳感器137便將該信息反饋給主機架111并依次驅動所述接受器托架131朝向患者胸部徑向地向內移動影像接受器124。所述影像接受器124向內移動直到最遠的一對LED發(fā)射器/接受器再次被患者表面所阻斷。
傳感器137(圖2)也可以選擇為電磁式的、超聲波的或其它的傳感器。電磁式傳感器可以連續(xù)地檢測接受器124和患者之間絕對距離。也可以選擇用傳感器137來檢測并控制X射線發(fā)射器123相對于患者的位置。
圖8至圖10表示一個處于不同的掃描角向位置408-416的X射線組件400以及以距患者406不同的徑向距離420-431移動的影像接受器402及X射線源404。如圖8所示，X射線組件400最初位于掃描角408處，影像接受器402和患者406表面之間的距離為420。一旦所述X射線組件400旋轉到掃描角409處，所述影像接受器402便要向外作徑向移動以防止所述影像接受器402和患者406相接觸。在掃描角為409及410時，所述影像接受器402和患者406之間的距離分別為421、422。X射線源404也可以作徑向移動以保持在所述影像接受器402和X射線源404之間的距離為需要的值。
如圖9所示，當在掃描角411到415之間運動時，所述X射線源404和患者406之間的距離423-427以及所述影像接受器402和患者406之間的距離都是變化的。當所述X射線組件400位于掃描角411時，所述X射線源404和患者406之間的徑向距離為423。當所述X射線組件400轉到掃描角412時，所述影像接受器402徑向地向內朝著患者406移動，而所述X射線源404則徑向地朝外移動到和患者406之間的距離為424的地方，以保持所述X射線源404和影像接受器402之間的距離為需要的值。在掃描角為413、414及415時，所述X射線源404分別移動到其和患者406之間的距離分別為425、426及427處?？商鎿Q地，如圖10所示，所述X射線源404可以在箭頭435所示方向上從第一位置徑向地移動到第二位置上，該第一位置和患者406之間的距離為431，該第二位置和患者406之間的距離為430。應當理解，所述X射線源404和影像接受器402可以相互獨立地作徑向移動，以增加或減少所述影像接受器402和X射線源404之間的徑向距離，和/或增加或減少所述影像接受器402或X射線源404與患者406之間的徑向距離。
盡管已經(jīng)對本發(fā)明的具體的元件、實施例及應用作了展示和描述，但應當理解，本發(fā)明的范圍不限于這些內容。本專業(yè)的技術人員可以借鑒上述技術對以上內容做出許多修改，但這些修改將包括在后附的權利要求書所界定的本發(fā)明的精神及范圍內。
權利要求
1.一醫(yī)學診斷成像系統(tǒng)，包括一C形臂部件(12)，具有一用來生成X射線的X射線源(36)及一用來從所接受的X射線獲得影像曝光(32)的接受器(34)，所述C形臂部件(12)沿著一個至少為第一及第二曝光位置之間的影像采集路徑移動所述X射線源(36)及接受器(34)，所述C形臂部件(12)繞著一中心軸線(133)轉動；分別將所述X射線源(36)及所述接受器(34)安裝到所述C形臂部件(12)上的X射線源托架(127)和接受器托架(131)，所述X射線源托架(127)及接受器托架(131)移動所述X射線源(36)及接受器(34)二者中的至少一個沿著徑向作朝向和離開所述C形臂部件(12)的所述中心軸線(133)的運動，以保持患者(22)和所述X射線源(36)及接受器(34)二者中的所述至少一個之間的距離(420)為需要的值；一影像處理器(16)，從所述接受器(34)采集一系列影像曝光(32)，該一系列影像曝光(32)至少包括在所述X射線源(36)和接受器(34)分別位于所述至少為第一及第二曝光位置時獲得的第一及第二影像曝光，所述影像處理器(16)采集和所述一系列影像曝光(32)相對應的多個曝光位置的位置數(shù)據(jù)(30)，所述影像處理器(16)根據(jù)所述一系列影像曝光(32)及對于所述多個曝光位置的所述位置數(shù)據(jù)(30)構成三維體數(shù)據(jù)集；以及一個顯示器(250)，根據(jù)所述三維體數(shù)據(jù)集來顯示影像。
2.如權利要求1所述的醫(yī)學診斷成像系統(tǒng)，其中還包括一個主機架(111)，該主機架(111)使所述X射線源(36)和接受器(34)旋轉到第一掃描角向位置(408)并且分別徑向移動所述X射線源(36)和接受器(34)至X射線源及接受器的徑向距離(423)，所述X射線源及所述接受器的徑向距離(423)彼此不同并且對應于從所述中心軸線(133)分別到所述X射線源(36)和接受器(34)的距離。
3.如權利要求1所述的醫(yī)學診斷成像系統(tǒng)，其中進一步包括一個控制面板(114)，用于設定所述接受器(34)和X射線源(36)二者中的至少一個的相對于所述中心軸線(133)的最大及最小徑向距離。
4.如權利要求1所述的醫(yī)學診斷成像系統(tǒng)，其中還包括一個跟蹤子系統(tǒng)(220)，該跟蹤子系統(tǒng)(220)根據(jù)所述中心軸線(133)分別和患者(22)、接受器(34)、儀器(24)之中一個之間的距離，接受包括至少患者坐標信息(225)、接受器坐標信息(230)、儀器坐標信息(235)三者之一的坐標數(shù)據(jù)，當所述X射線源(36)和接受器(34)位于所述的至少第一及第二曝光位置時，所述X射線源(36)和接受器(34)根據(jù)所述坐標數(shù)據(jù)以徑向方向相對于所述中心軸線(133)移動。
5.如權利要求1所述的醫(yī)學診斷成像系統(tǒng)，其中所述接受器(34)還包括至少一個傳感器(137)，用于檢測所述接受器(34)相對于患者表面(308)的徑向的位置。
6.機架(111)對所述接受器(34)及X射線源(36)中的每一個相對于所述中心軸線(133)的多個徑向距離(423)進行計算，所述多個徑向距離(423)中的每一個徑向距離(423)都和所述一系列影像曝光(32)中的一個影像曝光(32)相關。
7.如權利要求1所述的醫(yī)學診斷成像系統(tǒng)，其中還包括一個主機架(111)，該主機架(111)接受由安裝在所述X射線源托架(127)上的第一傳感器(132)指示的患者表面(309)與所述X射線源(36)之間距離的X射線源位置數(shù)據(jù)和接受由安裝在所述接受器托架(131)上的第二傳感器(134)指示的患者表面(309)與所述接受器(34)之間距離的接受器位置數(shù)據(jù)，所述主機架(111)根據(jù)所述X射線源位置數(shù)據(jù)和接受器位置數(shù)據(jù)相對于所述中心軸線(133)徑向地移動所述X射線源(36)及接受器(34)。
8.如權利要求1所述的醫(yī)學診斷成像系統(tǒng)，其中還包括一個跟蹤子系統(tǒng)(220)，該跟蹤子系統(tǒng)(220)接受代表的患者表面(308)到安裝在所述接受器(34)上的至少一個傳感器(137)的坐標數(shù)據(jù)，所述跟蹤子系統(tǒng)(220)根據(jù)所述坐標數(shù)據(jù)來設置一接受器(34)相對于所述中心軸線(133)的徑向距離。
9.一個采集多個X射線影像的方法，該方法用于重現(xiàn)患者信息的三維體，該方法包括至少在第一及第二掃描角向位置(408、409)之間圍繞著中心軸線(133)旋轉X射線源(123)及接受器(124)，所述中心軸線(133)對應于在患者體內的感興趣區(qū)域；當在所述第一掃描角向位置(408)時徑向地移動所述X射線源(123)及接受器(124)二者中的至少一個到相對于所述中心軸線(133)的第一徑向距離上，而當在所述第二掃描角向位置(409)時徑向地移動所述X射線源(123)及接受器(124)二者中的至少一個到相對于所述中心軸線(133)的第二徑向距離上；在所述至少第一及第二掃描角向位置(408、409)上采集至少第一及第二影像；以及根據(jù)所述至少是第一及第二影像重現(xiàn)三維體數(shù)據(jù)集。
10.如權利要求9所述的方法，其中所述的徑向移動步驟還包括根據(jù)患者表面(308)到所述中心軸線(133)的徑向距離確定所述中心軸線(133)到所述接受器(124)的徑向距離。
11.如權利要求9所述的方法，其中所述的徑向移動步驟還包括確定所述X射線源(123)和接受器(124)二者中的至少一個相對于所述中心軸線(133)的最大及最小徑向距離；以及根據(jù)所述最大及最小距離為所述X射線源(123)及接受器(124)計算對應于所述至少是第一及第二掃描角向位置中間的徑向距離。
12.如權利要求9所述的方法，其中所述的徑向移動步驟還包括根據(jù)所述中心軸線(133)分別和患者(22)、所述接受器(124)、儀器(24)三者之間的距離檢測包括患者坐標信息(225)、接受器坐標信息(230)、以及儀器坐標信息(235)三者中的至少一個的坐標數(shù)據(jù)，來確定所述第一及第二徑向距離。
13.如權利要求9所述的方法，其中所述的徑向移動步驟還包括通過使所述接受器(124)徑向地朝著患者表面(308)移動直至接受到一個表示所述接受器(124)和患者表面(308)之間的距離達到規(guī)定值的傳感器信號來確定所述接受器(124)相對于所述中心軸線(133)的所述第一徑向距離；及根據(jù)所述接受器(124)的所述第一徑向距離計算所述X射線源(123)的相對于所述中心軸線(133)的所述第二徑向距離。
14.如權利要求9所述的方法，其中所述的徑向移動步驟還包括確定所述X射線源(123)和接受器(124)二者中的至少一個相對于所述中心軸線(133)的最大及最小徑向距離。
15.如權利要求9所述的方法，其中所述的徑向移動步驟還包括根據(jù)患者坐標信息(225)、接受器坐標信息(230)及儀器坐標信息(235)三者中的至少一個基于所述中心軸線(133)與患者(22)、接受器(124)、以及儀器(24)三者中的一個之間的距離的坐標信息，相對于所述中心軸線(133)徑向地移動所述接受器(124)至所述第一徑向距離；以及徑向地移動所述X射線源(123)，以保持所述接受器(124)和X射線源(123)之間的距離為預定值。
16.一個X射線設備，用于采集X射線影像(32)并重現(xiàn)患者信息的三維體，其中包括一個C形臂部件(112)，具有一個用來生成X射線的X射線源(123)及一個用來從所接受的X射線獲得影像曝光(32)的接受器(124)，其中所述C形臂部件(112)沿著一個影像采集路徑在一系列曝光位置之間移動所述X射線源(123)及接受器(124)，以及，所述C形臂部件(112)具有一個對應于患者體內的感興趣區(qū)域的中心軸線(133)，該C形臂(112)繞著所述中心軸線(133)轉動；X射線源托架(127)及接受器托架(131)，分別用來將所述X射線源(123)及所述接受器(124)安裝到所述C形臂(112)上，其中所述X射線源托架(127)及接受器托架(131)至少沿著徑向朝向或背離所述中心軸線(133)移動所述X射線源(123)及接受器(124)二者中的一個，以保持患者(22)和所述X射線源(123)及接受器(124)二者中的至少一個之間的距離為需要的值；一個數(shù)據(jù)處理器，根據(jù)所述接受器(124)、所述X射線源(123)及患者(22)三者之一和所述中心軸線(133)之間的距離的至少一個來跟蹤部件坐標數(shù)據(jù)；一個影像處理器(16)，采集來自所述接受器(124)的一系列當所述X射線源(123)和接受器(124)位于所述一系列曝光位置時獲得的影像曝光(32)，所述影像處理器(16)接受來自所述數(shù)據(jù)處理器的對應所述一系列影像曝光(32)的所述一系列曝光位置的所述部件坐標數(shù)據(jù)(245)，并且根據(jù)所述一系列影像曝光(32)及所述一系列曝光位置的所述部件坐標數(shù)據(jù)(245)構成三維體數(shù)據(jù)集；以及一個顯示器(250)，根據(jù)所述三維體數(shù)據(jù)集來顯示影像。
17.如權利要求16所述的設備，其中所述接受器(124)還包括至少一個檢測所述接受器(124)相對于所述患者表面(308)的徑向位置的傳感器(137)。
18.如權利要求16所述的設備，其中還包括一安裝在所述射線源托架(127)上的第一傳感器(132)，向所述數(shù)據(jù)處理器發(fā)送X射線源坐標數(shù)據(jù)，該X射線源坐標數(shù)據(jù)表示所述X射線源(123)和所述中心軸線(133)之間的距離；以及一個安裝在所述接受器托架(131)上的第二傳感器(134)，向所述數(shù)據(jù)處理器發(fā)送接受器坐標數(shù)據(jù)，該接受器坐標數(shù)據(jù)表示所述接受器(124)和所述中心軸線(133)之間的距離。
19.如權利要求16所述的設備，其中還包括一個控制面板(114)，用于設定所述接受器(124)和所述X射線源(123)二者中的至少一個相對于所述中心軸線(133)的最大及最小徑向距離。
20.如權利要求16所述的設備，其中還包括一個位于所述接受器托架(131)附近的傳感器(134)，用于檢測所述接受器(124)和患者(22)二者中的至少一個相對于所述中心軸線(133)的位置數(shù)據(jù)，所述X射線源托架(127)及所述接受器托架(131)根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)分別徑向移動所述X射線源(123)及接受器(124)。
全文摘要
一醫(yī)用成像系統(tǒng)包括具有用于產(chǎn)生X射線的X射線源(123)和獲得所接受的X射線的影像曝光的接受器(124)的C形臂部件(112)。該C形臂部件(122)圍繞著中心軸線(123)旋轉并沿著至少第一和第二曝光位置間的影像采集路徑移動所述X射線源及接受器(123、124)。所述X射線源(123)及接受器(124)分別通過射線源托架及接受器托架(127、131)安裝到C形臂部件(112)上。射線源及接受器托架(127、131)沿徑向朝著或背離C形臂部件(112)的中心軸線(123)移動射線源及接受器(123、124)中的至少一個，保持患者(22)、射線源(123)及接受器(124)三者之間為需要的距離。影像處理器(16)采集一系列接受器(124)的影像曝光數(shù)據(jù)并構成一被顯示在顯示器(250)上的三維體數(shù)據(jù)集。
文檔編號A61B6/02GK1585621SQ02822519
公開日2005年2月23日 申請日期2002年11月6日 優(yōu)先權日2001年11月23日
發(fā)明者弗農(nóng)·T·詹森, 弗朗科伊斯·E·法爾科, 巴里·F·貝蘭格 申請人:Ge醫(yī)藥系統(tǒng)環(huán)球科技公司