X射線減少系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及熒光透視的技術(shù)領(lǐng)域，且更具體地涉及在熒光透視期間控制X射線放 射量的技術(shù)領(lǐng)域。
[0002] 相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用
[0003]本專利申請(qǐng)要求于2012年3月3日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/606, 375的優(yōu) 先權(quán)并與其有關(guān)，該美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式結(jié)合于此。
【背景技術(shù)】
[0004] 在典型的熒光透視系統(tǒng)中，X射線管在相對(duì)寬的立體角產(chǎn)生X射線放射。為了避 免對(duì)患者和醫(yī)療團(tuán)隊(duì)不必要的放射，X射線吸收材料例如鉛的準(zhǔn)直儀被用于阻擋多余的輻 射。這樣，只有必要的立體角的有用輻射離開(kāi)X射線管來(lái)照射必要的單元。
[0005] 這種準(zhǔn)直儀通常用于靜態(tài)模式，但其可以具有不同的設(shè)計(jì)和X射線輻射幾何形 狀。可以利用輸入來(lái)手動(dòng)或者自動(dòng)設(shè)置準(zhǔn)直儀，該輸入包括例如在所涉及的環(huán)境中的器官 的尺寸。
[0006] 在熒光透視中，情況比單一放射X射線更為動(dòng)態(tài)。X射線輻射在相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間段放 射，而醫(yī)護(hù)人員通常需要站在患者旁邊，因此靠近X射線輻射。因此，理想的是提供方法來(lái) 最小化對(duì)醫(yī)療團(tuán)隊(duì)的照射。已經(jīng)提出了減少X射線放射強(qiáng)度的方法，其中X射線圖象的信 噪比（S/N)的減少由數(shù)字圖象增強(qiáng)來(lái)補(bǔ)償。其它方法提議準(zhǔn)直儀將X射線放射的立體角限 制為圖象增強(qiáng)器區(qū)域的一部分，并移動(dòng)準(zhǔn)直儀來(lái)調(diào)換圖象增強(qiáng)器的整個(gè)輸入?yún)^(qū)域，其中興 趣區(qū)（ROI)比其余區(qū)域被照射更多。這樣，ROI得到足夠高的X射線放射來(lái)產(chǎn)生高S/N的 圖象，而圖象的其余部分被低X射線強(qiáng)度照射，提供相對(duì)低S/N的圖象。ROI的尺寸和位置 可以以多種方法來(lái)確定。例如，其可以是圖象中心的固定區(qū)域，或者可以自動(dòng)地圍繞在圖象 的最活躍區(qū)域的中心，這個(gè)活躍性可以由從熒光透視系統(tǒng)的視頻攝像機(jī)接收的一系列攝影 圖象的實(shí)時(shí)圖象分析來(lái)確定。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面，提供了一種X射線系統(tǒng)，包括X射線源、單個(gè)大體上為圓 形的準(zhǔn)直儀、檢測(cè)器、顯示器和用于將所述準(zhǔn)直儀圍繞大體上垂直于所示準(zhǔn)直儀平面的軸 線旋轉(zhuǎn)的裝置；其中所述準(zhǔn)直儀由大體上不透射X射線放射的區(qū)域和透射X射線的區(qū)域構(gòu) 造。
[0008] 檢測(cè)器可以包括用于在所述準(zhǔn)直儀圍繞360度（曝光周期）旋轉(zhuǎn)期間整合信號(hào)的 裝置，所述系統(tǒng)還包括用于從所述檢測(cè)器讀取包括象素值的幀的裝置。
[0009] 所述用于讀取的裝置可以包括用于在每個(gè)曝光周期結(jié)束時(shí)讀取包括象素值的裝 置。
[0010] 所述用于讀取的裝置可以包括用于在整數(shù)個(gè)曝光周期結(jié)束時(shí)讀取包括象素值的 裝置。
[0011] 所述用于讀取的裝置可以包括用于在每個(gè)曝光周期結(jié)束之前讀取包括象素值的 裝置。
[0012] 在曝光周期期間讀取的幀數(shù)量可以是整數(shù)。
[0013] 所述系統(tǒng)還可以包括用于計(jì)算每個(gè)幀的增益和偏移校正的裝置，和根據(jù)準(zhǔn)直儀形 狀、速度和位置用于計(jì)算每個(gè)幀的規(guī)一化因子的裝置。
[0014] 所述系統(tǒng)還可以被配置為通過(guò)校正和累加在曝光周期內(nèi)所有的幀來(lái)產(chǎn)生曝光圖 象。
[0015] 所述系統(tǒng)還可以被配置為通過(guò)在讀取每個(gè)幀之后校正和累加最后讀取的N個(gè)幀 來(lái)產(chǎn)生曝光圖象。
[0016] 所述系統(tǒng)還可以被配置為通過(guò)校正和累加在曝光周期內(nèi)讀取的幀中所有的曝光 象素來(lái)產(chǎn)生曝光圖象。
[0017] 所述系統(tǒng)還可以被配置為通過(guò)在讀取每個(gè)幀之后校正和累加最后讀取的N個(gè)幀 中所有的曝光象素來(lái)產(chǎn)生曝光圖象。
[0018] 所述用于計(jì)算每個(gè)幀的規(guī)一化因子的裝置可以包括用于將象素值乘以補(bǔ)償DPP 差異的理論因子的裝置。
[0019] 所述用于計(jì)算每個(gè)幀的規(guī)一化因子的裝置可以包括用于獲得校準(zhǔn)幀的裝置和用 于根據(jù)所述校準(zhǔn)幀計(jì)算每個(gè)象素的校準(zhǔn)因子的裝置。
[0020] 所述校準(zhǔn)幀可以包括多個(gè)幀的平均值。
[0021] 所述校準(zhǔn)幀可以包括X射線放射開(kāi)啟時(shí)捕獲的一個(gè)幀和X射線放射關(guān)閉時(shí)捕獲的 一個(gè)幀。
[0022] 所述用于計(jì)算每個(gè)幀的規(guī)一化因子的裝置可以包括用于計(jì)算雙線性校準(zhǔn)的裝置。
[0023] 所述系統(tǒng)還可以包括用于從所述校正的幀產(chǎn)生曝光圖象的裝置和用于刷新所述 曝光圖象的裝置。
[0024] 所述用于刷新的裝置可以包括對(duì)于所述圖象的不同區(qū)域使用不同的刷新速率的 裝置。
[0025] 所述用于讀取的裝置可以包括用于順序地訪問(wèn)所述檢測(cè)器和從其讀取整個(gè)幀的 裝置。
[0026] 所述透射區(qū)域可以是與所述準(zhǔn)直儀中心同心的圓形孔和與所述準(zhǔn)直儀旋轉(zhuǎn)中心 同心并跨一定角度的圓形的一部分的形狀的孔的結(jié)合。
[0027] 所述準(zhǔn)直儀還可以包括平衡因子。
[0028] 所述幀可以包括與接收第一劑X射線放射的所述圓形孔關(guān)聯(lián)的象素和與接收第 二劑X射線放射的所述圓形孔周圍的準(zhǔn)直儀區(qū)域關(guān)聯(lián)的象素，所述第二劑包括所述第一劑 的一部分，所述一部分與扇形角度與360度的比值成正比。
[0029] 所述用于讀取的裝置可以包括用于隨機(jī)地訪問(wèn)所述檢測(cè)器和從其讀取象素的裝 置。
[0030] 所述用于讀取的裝置可以被配置為從與當(dāng)前曝光的扇區(qū)相鄰的第一完全曝光的 扇區(qū)讀取象素值，并在讀取之后重置所述象素。
[0031] 所述第一扇區(qū)的角度跨度可以這樣選擇，使得讀取和重置所述第一扇區(qū)內(nèi)的象素 所需的時(shí)間不超過(guò)所述準(zhǔn)直儀旋轉(zhuǎn)相同角度距離所需的時(shí)間。
[0032] 所述系統(tǒng)還可以被配置為重置將要曝光的第二扇區(qū)內(nèi)的象素值，所述第二扇區(qū)與 當(dāng)前曝光的扇區(qū)相鄰。
[0033] 所述準(zhǔn)直儀還可以包括用于將所述檢測(cè)器與所述準(zhǔn)直儀旋轉(zhuǎn)同步的同步裝置。
[0034] 所述同步裝置可以包括構(gòu)造于所述準(zhǔn)直儀上通過(guò)光傳感器的突出部。
[0035] 所述同步裝置可以包括編碼器。
[0036] 所述用于旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直儀的裝置可以包括在準(zhǔn)直儀同心位置裝配于準(zhǔn)直儀頂部的第 一滑輪；裝配于馬達(dá)上的第二滑輪；將所述第一滑輪連接至所述第二滑輪的皮帶；與準(zhǔn)直 儀同心的V型圓形軌道；以及與所述軌道的V形槽連接的三個(gè)輪子，所述三個(gè)輪子的旋轉(zhuǎn)軸 裝配于固定在X射線管的參考架的環(huán)形靜止部分上。
[0037] 所述皮帶可以從以下組中選擇：扁平帶、圓形帶、V型帶、多槽帶、有棱帶、薄膜帶 和計(jì)時(shí)帶。
[0038] 所述用于旋轉(zhuǎn)所述準(zhǔn)直儀的裝置可以包括齒輪傳輸裝置。
[0039] 所述齒輪傳輸裝置可以從以下組中選擇：直齒、螺旋、斜面、準(zhǔn)雙曲面齒輪、冠狀和 螺紋齒輪。
[0040] 所述用于旋轉(zhuǎn)所述準(zhǔn)直儀的裝置可以包括直接與所述準(zhǔn)直儀的邊接觸的高摩擦 旋轉(zhuǎn)表面柱。
[0041] 所述準(zhǔn)直儀可以包括固定孔徑。
[0042] 所述準(zhǔn)直儀可以包括可變孔徑。
[0043] 所述系統(tǒng)可以包括用于裝配兩個(gè)同心的固定孔徑的準(zhǔn)直儀的裝置，和用于將所述 兩個(gè)準(zhǔn)直儀中的一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)旋轉(zhuǎn)的裝置。
[0044] 所述系統(tǒng)可以包括用于將所述兩個(gè)準(zhǔn)直儀中的每一個(gè)獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的裝置。
[0045] 所述系統(tǒng)可以包括用于將所述兩個(gè)準(zhǔn)直儀中的每一個(gè)以不同速度旋轉(zhuǎn)的裝置。
[0046] 所述系統(tǒng)可以包括用于將所述準(zhǔn)直儀以可變的速度旋轉(zhuǎn)的裝置。
[0047] 所述準(zhǔn)直儀可以包括設(shè)計(jì)為用于在固定旋轉(zhuǎn)速度下提供兩個(gè)不同的每象素放射 劑量（DPP)的兩個(gè)區(qū)域的孔徑形狀。
[0048] 所述準(zhǔn)直儀可以包括用于提供從所述準(zhǔn)直儀中心的不同距離而不同級(jí)別的DPP 的定性曝光配置。
[0049] 所述系統(tǒng)還可以包括眼球跟蹤器，所述系統(tǒng)被配置為跟蹤操作者的注視，由此確 定興趣區(qū)（ROI)并據(jù)此控制所述準(zhǔn)直儀。
[0050] 根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種X射線系統(tǒng)，包括X射線源、單個(gè)大體上為 圓形的準(zhǔn)直儀、照相機(jī)、檢測(cè)器和顯示器、用于將所述準(zhǔn)直儀在大體上與所述準(zhǔn)直儀平面平 行的平面上移動(dòng)的裝置；其中所述準(zhǔn)直儀包括允許所有放射通過(guò)的中心孔徑、用于根據(jù)材 料和材料的厚度減少通過(guò)的放射量的外部圓環(huán)和在所述中心孔徑和所述外部圓環(huán)之間的 內(nèi)部圓環(huán)，所述內(nèi)部圓環(huán)的厚度作為距離中心的距離的函數(shù)而改變，厚度開(kāi)始于中心孔徑 側(cè)的零，并結(jié)束于外部圓環(huán)側(cè)的外部圓環(huán)的厚度。
[0051] 所述檢測(cè)器可以被配置為整合由所述照相機(jī)捕獲的每個(gè)幀的信號(hào)，所述系統(tǒng)還被 配置為從所述檢測(cè)器讀取包括象素的幀。
[0052] 所述系統(tǒng)可以被配置為在由所述照相機(jī)捕獲的每個(gè)幀的結(jié)尾讀取幀。
[0053] 所述系統(tǒng)還可以被配置為計(jì)算每個(gè)幀的增益和每個(gè)幀的偏移校正，和根據(jù)所述準(zhǔn) 直儀的所述孔徑、所述外部圓環(huán)和所述內(nèi)部圓環(huán)中的每一個(gè)的不同DPP計(jì)算每個(gè)幀的規(guī)一 化因子。
[0054] 所述系統(tǒng)還可以被配置為通過(guò)將所述內(nèi)部圓環(huán)劃分為多個(gè)環(huán)，并根據(jù)到所述中心 孔徑的距離向所述多個(gè)環(huán)中的每一個(gè)分配一個(gè)理論DPP來(lái)計(jì)算所述內(nèi)部圓環(huán)的所述規(guī)一 化因子。
[0055] 所述系統(tǒng)還可以包括眼球跟蹤器，所述系統(tǒng)被配置為跟蹤操作者的注視，由此確 定興趣區(qū)（ROI)并據(jù)此控制所述準(zhǔn)直儀。
[0056] 根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)方面，提供了一種在X射線系統(tǒng)中增強(qiáng)顯示的曝光圖象的方 法，該系統(tǒng)包括X射線源、單個(gè)大體上為圓形的準(zhǔn)直儀、檢測(cè)器、顯示器和用于將所述準(zhǔn)直 儀圍繞大體上垂直于所示準(zhǔn)直儀平面的軸線旋轉(zhuǎn)的裝置；所述準(zhǔn)直儀由大體上不透射X射 線放射的區(qū)域和透射X射線的區(qū)域構(gòu)造，包括：所述檢測(cè)器從所述X射線源捕獲圖象；所述 檢測(cè)器在所述準(zhǔn)直儀圍繞360度（曝光周期）旋轉(zhuǎn)期間整合信號(hào)；從所述檢測(cè)器讀取包括 象素值的幀；計(jì)算每個(gè)幀的增益和偏移校正；根據(jù)準(zhǔn)直儀形狀、速度和位置計(jì)算每個(gè)幀的 規(guī)一化因子；從所述校正的幀產(chǎn)生曝光圖象；以及刷新所述曝光圖象。
[0057] 所述讀取可以包括在每個(gè)曝光周期結(jié)束時(shí)讀取象素值。
[0058] 所述讀取可以包括在整數(shù)個(gè)曝光周期結(jié)束時(shí)讀取象素值。
[0059] 所述讀取可以包括在每個(gè)曝光周期結(jié)束之前讀取象素值。
[0060] 在曝光周期期間讀取的幀數(shù)量可以是整數(shù)。
[0061] 所述產(chǎn)生曝光圖象可以包括校正和累加在曝光周期內(nèi)所有的幀。
[0062] 所述產(chǎn)生曝光圖象可以包括在讀取每個(gè)幀之后校正和累加最后讀取的N個(gè)幀。
[0063] 所述產(chǎn)生曝光圖象可以包括校正和累加在曝光周期內(nèi)讀取的幀中所有的曝光象 素。
[0064] 所述產(chǎn)生曝光圖象可以包括在讀取每個(gè)幀之后校正和累加最后讀取的N個(gè)幀中 所有的曝光象素。
[0065] 所述計(jì)算每個(gè)幀的規(guī)一化因子可以包括將象素值乘以補(bǔ)償DPP差異的理論因子。
[0066] 所述計(jì)算每個(gè)幀的規(guī)一化因子可以包括獲得校準(zhǔn)幀和根據(jù)所述校準(zhǔn)幀計(jì)算每個(gè) 象素的校準(zhǔn)因子。
[0067] 所述校準(zhǔn)幀可以包括多個(gè)幀的平均值。
[0068] 所述校準(zhǔn)幀可以包括X射線放射開(kāi)啟時(shí)捕獲的一個(gè)幀和X射線放射關(guān)閉時(shí)捕獲的 一個(gè)幀。
[0069] 所述計(jì)算每個(gè)幀