專利名稱：用于根據投影圖像重建三維數據集的x-射線檢查裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種X-射線檢查裝置，所述裝置包括X-射線源和X-射線探測器并且被設置成-在相對于預定參照系的X-射線源和X-射線探測器的相應取向處形成一系列投影圖像，-所述取向相對于所述參照系被校準，以及-根據所述系列投影圖像重建基本的三維數據集。
根據國際申請WO 00/75872這種類型的X-射線檢查裝置是公知的。
所述公知的X-射線檢查裝置根據系列投影圖像重建三維數據集。顯著地通過從相應取向照射待被檢查的患者，同時通過使用由X-射線源發射的X-射線束，投影圖像被獲取。投影圖像被形成的取向被精確地校準，因此使能沒有過度假象的精確三維重建。造影劑被用藥給正在檢查的患者并且當待被檢查的解剖體的一部分內的血管被填充有照影劑時投影圖像被獲取。三維重建產生將數據值同三維空間位置相聯系的三維數據集。這個數據集表示在血管被填充有照影劑的瞬時的血管結構。在實踐中已經發現由三維數據集的顯示所提供的診斷信息仍然是不充分的。
本發明的一個目的是提供一種X-射線檢查裝置，其使三維重建的空間圖像信息能夠與除被包含在投影圖像中用于三維重建的圖像信息以外的圖像信息相組合。
借助于根據本發明的X-射線檢查裝置，這個目的得到實現，在所述X-射線檢查裝置中相對于參照系的X-射線源和X-射線探測器的位置針對一個或更多個附加的觀察方向被校準。結果是，針對一個或更多個附加觀察方向可用的圖像信息可以與三維數據集相配準被再現。三維數據集和與一個或更多個附加觀察方向相聯系的圖像信息的組合重現如實地表示待被檢查的對象的空間方面，其由據此基本的三維數據集得以重建的投影圖像，以及由與附加的觀察方向相聯系的圖像信息加以表示。本發明的這些以及其它方面將在此后基于在獨立權利要求中所定義的本發明下述實施例被詳細闡述。
例如，與附加的觀察方向相聯系的圖像信息以一個或更多個附加的X-射線圖像形式可得到。優選地，這樣的附加X-射線圖像被形成為陰影圖像，每個陰影圖像具有其自己的投影方向。然后從中附加的X-射線圖像被形成的投影方向構成附加的觀察方向。所述附加的X-射線圖像和三維基本數據集利用正確的相互關系被再現。例如，有利地是在比較低的X-射線能量和強度時形成系列投影圖像并且在較高的X-射線強度和/或能量時獲取附加的X-射線圖像。因此待被檢查的患者被顯露于低的X-射線劑量用于基本三維數據集的投影圖像采集。附加的X-射線圖像具有低的噪聲水平且因此具有高的診斷質量。根據本發明的X-射線檢查裝置使附加的X-射線圖像的高診斷質量能夠與基本三維數據集中的空間圖像信息相組合。
此外，連同基本的三維數據集，還有可能再現在投影圖像之前或之后所獲取的圖像信息，其中基本的三維數據集根據所述投影圖像被重建。因此利用待被檢查對象的空間結構，在所述對象中的時間變化被如實且精確地再現。例如，將有血的待被檢查患者的血管系統的一部分填充有造影劑的過程重現的有利結果被獲得。優選地，形成了一連串附加的X-射線圖像，其示出將有血的血管系統填充有照影劑的連續階段。根據基本的三維數據集血管的空間結構是公知，并且附加的X-射線圖像提供通過血管的血流動態。因為附加X-射線圖像的投影方向，即附加的觀察方向及三維數據集的投影方向已經相對于相同的參照系被校準，所以可使兩種類型的信息精確地對應。因而，通過血管系統的血流動態可以在空間上被精確地視覺化，同時比較低的X-射線劑量卻足夠。
優選地，基本的三維數據集在附加的X-射線圖像的基礎上被連續地加以更新；例如，每當新的附加X-射線圖像可用時，執行更新是便利的。由此動態系列的三維數據集被形成，則以這種動態系列的連續數據關系到將有血的血管填充有照影劑的連續階段。
此外，有利地是事先在存儲器中存儲若干優選的附加觀察方向及/或X-射線源和X-射線探測器的對應位置。這便利于X-射線源和X-射線探測器的定位，以用于附加X-射線圖像的采集。當用戶自己被允許存儲多個優選的附加觀察方向及/或相聯系的X-射線源和X-射線探測器的位置時，相關用戶，例如放射科醫師個體的個人偏愛可以被加以考慮。
優選地，確保對于用于一個或更多個附加X-射線圖像采集的X-射線源和X-射線探測器的放置，X-射線源和X-射線探測器被從預定的起始位置移動到所希望的位置。因而，總是從相同的方向達到用于附加X-射線圖像采集所希望的位置。已經發現所希望的位置由此被準確地達到，因為其中機械滯后效應特別地被避免。
作為實例，基于下述實施例且參考所附的附圖，本發明的這些及其它方面將在此后被詳細地加以說明，其中
圖1是其中使用本發明的3D旋轉血管造影術程序的示意性表示，以及圖2是其中使用本發明的X-射線檢查裝置的示意性表示。
圖1是3D旋轉血管照影術程序建立的示意性表示。圖1示出相對于待被檢查的患者20在多個取向上的X-射線源1和X-射線探測器2。正如由箭頭所指示，X-射線源和X-射線探測器一起繞著旋轉軸3被旋轉。為此，例如，X-射線源和X-射線探測器兩者被從架如C-臂20懸掛下來。兩維投影圖像101-107之一被形成在這些取向中的每一處。這樣的投影圖像經常是通過從瞬時的投影圖像中減去從前所獲取的屏蔽圖像而獲得的減法圖像，這樣減法圖像實際上僅表示瞬時投影圖像與屏蔽圖像之間的差。通過使用校正單元21，若干幾何校正被施加到投影圖像101-107以為了校正投影圖像的已知畸變，如桶形和墊形畸變，當帶有電視攝像機的X-射線圖像增強器被用作X-射線探測器時所述畸變顯著地發生。重建單元22根據投影圖像101-107重建三維數據集23。這個三維數據集被再現在例如適合于三維數據集的(準)空間顯示的監視器24上。
與本發明相一致，不僅投影圖像101-107被形成，而且附加的X-射線圖像111、112、113被形成。所示的實例利用三個附加的X-射線圖像。在每次的附加觀察方向121、122和123之一上，這樣的附加X-射線圖像被形成。這樣的附加觀察方向可位于這樣的平面內，在所述平面內X-射線源和X-射線探測器被旋轉用于投影圖像101-107的采集；這是附加觀察方向122的情況。附加的觀察方向還可位于所述平面外，在所述平面內X-射線源和X-射線探測器被旋轉用于投影圖像101-107的采集；這是附加觀察方向121和123的情況。附加的觀察方向連同投影圖像101-107的取向一起，例如相對于與在3D數據集的投影圖像取向的校準期間位于相同位置處的校準模型6被加以定義。用于投影圖像取向校準及用于附加觀察方向校準的參照系由處于其中它被設置成用于校準的位置處的校準模型加以定義。
圖2是其中使用本發明的X-射線檢查裝置的示意性表示。在這種情況下被構造成X-射線圖像增強器的X-射線源1和X-射線探測器2，被從在這種情況下為C-臂20的架懸掛下來。C-臂20可通過套筒30移動，則X-射線源1和X-射線探測器2一起在圖紙平面內旋轉。這個運動還被稱為滾動旋轉。套筒30還可繞旋轉軸3旋轉，則X-射線源和X-射線探測器2橫向于圖紙平面旋轉；后者旋轉還被稱為“推進器運動”。顯著地在這種心臟病學情況下，這個推進器運動使能待被檢查患者心臟的高診斷質量的三維重建。
在優選的校準版本中，校準模型6被設置在塔19上。塔19被放置在患者臺31上。在所示情形中，于是校準模型位于等中心9的外部且靠近X-射線圖像增強器2。在校準控制單元7的控制下，形成了X-射線圖像，即校準模型的第一校準圖像。因而，C-臂20繞旋轉軸3被旋轉經過180°，即再次在校準單元7的控制下。X-射線源1和X-射線探測器的位置因此被互換且校準模型位于與等中心9相比更靠近X-射線源處。在校準控制單元7的控制下，模型的另一X-射線圖像，即第二校準圖像被形成。通過比較兩個校準圖像以便于探測校準模型的圖像的相對移位，可以校核中央束線4是否精確地垂直于旋轉軸3延伸。通過在監視器24上顯示兩個校準圖像，這可以由肉眼完成。因而，X-射線源和X-射線探測器的取向被確定在其中投影圖像101-107精確地垂直于中央束線的位置處。在本實例中，僅示出投影圖像的七個取向，但是實際上經常數十個取向或甚至一百個或更多的取向被用于投影圖像。在這樣的大數目情況下，基于其中C-臂從預先選擇的起始位置已經旋轉的時間，確定投影圖像個體相對于被校準的中央軸4的取向是便利的。這是因為已經發現C-臂的機械運動精確地具有可重現性。此外，附加X-射線圖像121-123的附加觀察方向相對于中央束線被精確地加以確定。這些附加的觀察方向對應于投影方向121、122、123，從所述投影方向待被檢查的患者借助于X-射線源被照射，以為了形成附加的X-射線圖像。附加的觀察方向121和123并不位于圖2中的圖紙平面內而通過繞旋轉軸3的旋轉可達到。附加觀察方向122位于圖紙平面內且通過將C-臂旋轉通過套筒30而達到。最終，還有可能使用由通過套筒30的運動、繞軸3的旋轉以及圍繞中央束線4的旋轉的組合而達到的附加觀察方向。通過將由套筒和C-臂20所形成的組件安裝在支撐(未示出)上，圍繞中央束線的旋轉變為可能，其中所述支撐被從天花板懸掛下來以便于可旋轉或被如此安裝以使在地板上的底座(未示出)上可旋轉。
在當代X-射線檢查裝置中，校準控制單元7和校正單元21連同重建單元21通常被結合在可編程處理器25內。例如，校準結果、零點取向可以被存儲在例如校準控制單元的存儲器內。零點取向因此可被容易地再次取出。
權利要求
1.一種X-射線檢查裝置，其包括X-射線源和X-射線探測器且被設置成-在相對于預定參照系的X-射線源和X-射線探測器的相應取向形成一系列投影圖像，-所述取向相對于參照系被校準，以及-根據所述系列投影圖像重建基本的三維數據集，并且其中-相對于參照系的X-射線源和X-射線探測器的位置針對一個或更多個附加的觀察方向被校準。
2.根據權利要求1所述的X-射線檢查裝置，所述裝置被設置成形成針對一個或更多個附加觀察方向的一個或更多個附加的X-射線圖像。
3.根據權利要求2所述的X-射線檢查裝置，所述裝置被設置成在基本的三維數據集和相應的附加X-射線圖像基礎上重建動態系列的三維數據集。
4.根據權利要求3所述的X-射線檢查裝置，所述裝置被設置成通過基于連續的附加X-射線圖像更新基本的三維數據集，重建動態系列的三維數據集。
5.根據權利要求1所述的X-射線檢查裝置，所述裝置被如此設置以致于針對這樣附加的觀察方向的X-射線源和/或X-射線探測器的位置從預定的起始位置起被達到。
6.根據權利要求1所述的X-射線檢查裝置，其中-在連續的瞬時在連續的取向上形成投影圖像，以及-所述連續的取向利用所述連續的瞬時校準。
7.根據權利要求1所述的X-射線檢查裝置，所述裝置被設置成形成下述的單獨系列投影圖像-X-射線源和X-射線探測器相對于參照系的取向的單獨集，其中-在各個集中的相應取向彼此偏離每次繞同一旋轉軸的一個轉動。
8.根據權利要求7所述的X-射線檢查裝置，其中所述各個取向集的取向彼此偏離繞針對所述各個集特定的旋轉軸的一個轉動。
9.根據權利要求8所述的X-射線檢查裝置，其中相應的特定旋轉軸已經相對于一旋轉軸旋轉。
全文摘要
一種X－射線檢查裝置包括X－射線源和X－射線探測器且被設置成在相對于預定參照系的X－射線源(1)和X－射線探測器(2)的相應取向處提供系列投影圖像。投影圖像的取向相對于這個參照系被校準。根據所述投影圖像，基本的三維數據集(23)被重建。若干觀察方向(1文檔編號A61B6/00GK1541374SQ02815651
公開日2004年10月27日 申請日期2002年7月25日 優先權日2001年8月10日
發明者J·C·A·奧普德比克, J C A 奧普德比克, R·科普佩, 張, A 克洛茨, E·P·A·克洛茨 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司