专利名称：具有旋转c形臂的医学三维x射线成像设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种医学三维(3D)X射线成像设备，其包含可围绕穿过待成像的目标的旋转轴线进行旋转的臂，其中X射线源附接到该臂的一端，且其中用于接收X射线的X射线探测器附接到该臂的另一端。
背景技术：
这种医学设备在WO98/24368中揭示，该公告描述一种用于形成层析图像(即，三维图像)的设备。一种优选地实施为C形臂的臂可围绕不同旋转轴线进行旋转运动，其中待成像的目标位于C形臂两端之间的固定位置。旋转轴线位于C形臂平面中且在其中部穿过C形臂的旋转运动被称作螺旋推进运动(propeller motion)。旋转轴线垂直于C形臂的平面定位且该轴穿过在C形臂两端之间的所述平面的旋转运动被称作圆形旋转。一般而言，围绕其他旋转轴线的其他旋转运动也是可能的。
在C形臂一端的X射线源发射X射线，这些X射线指向目标(例如，患者身体)。X射线的一部分在目标的材料中被吸收，且X射线的其余部分由在C形臂另一端的X射线探测器接收，其中X射线探测器包含图像增强器来使信号增强。由于C臂旋转，X射线从不同方向撞击目标，其中从不同方向取得的目标的相同部分的多个图像中含有的信息可被重建为3D图像，所述3D图像展示目标的内部。在C臂旋转某些超过180°的角度的情况下，具有良好品质的3D图像可由该设备重建。
由X射线源发射的X射线的一部分被X射线探测器接收，且所发射X射线的另一部分在待成像的目标中吸收。因此，吸收度取决于在目标中不同材料的物理性质，且其取决于X射线穿过目标的路径长度。通常，被X射线探测器接收的X射线的一部分并不穿过待成像的目标，尤其是在X射线束边缘区域中的X射线。
X射线探测器可包含X射线图像增强器或可为平板X射线探测器。在两种情况下也可发生一种被称作低频下降(LFD)的现象，也被称作闪光(flare)或杂光，这种现象可促进尤其在中对比与低对比3D图像重建中的半圆伪影(artifact)。在中对比与软组织3D成像情况下，此等伪影可导致不可接受的对比分辨率减小。
被称作闪光(低频下降)的现象由R.Luhta与J.A.Rowlands在Medical Physics，第17卷，第5期，1990年9/10月，第913页到第921页中的“Origins of flare in X-ray image intensifiers”中描述。此公告描述可通过使X射线散射，通过使电子散射及通过使图像增强器中的光散射或反射造成闪光。
发明内容
本发明的一个目标在于提供一种包含臂的三维(3D)X射线成像设备，其中X射线源附接到该臂的一端，且其中X射线探测器附接到该臂的另一端，其中在图像增强器中由低频下降所造成的所产生的3D重建的干扰减小，因此改进重建的3D图像的品质。
为了实现这个目标，在X射线源的前方存在一个衰减器，所述衰减器吸收X射线的一部分使得在衰减器中部的吸收度小于衰减器中部周围的部分中的吸收度。
一般而言，由X射线源发射的X射线束的中部将具有比X射线束中部周围的部分更长的穿过目标的路径，其中在X射线束边缘区域中的X射线可能不穿过目标到达X射线探测器的X射线接收表面。因此，X射线的强度在X射线探测器的X射线接收表面上是不同的，其中，一般而言，在中央区域中所接收的X射线的强度小于在中央区域周围区域中所接收的X射线的强度，且远小于在边缘区域中所接收的X射线的强度，尤其使人头成像的情况下。已发现所接收X射线强度的这种不同促进低频下降的作用，尤其在进行中对比和低对比3D图像重建的情况下。另外已发现，如上文所述通过衰减器减小所述强度是一种减小由所述低频下降造成的3D图像中的干扰的有效方法，而且其改进对比分辨率。
在一优选的实施例中，所述X射线探测器包含X射线图像增强器。在R.Luhta和J.A.Rowlands的所述公告“Origins of flare in X-rayimage intensifiers”中描述X射线图像增强器中低频下降的现象，且表示通过使用如上文所述的衰减器，可在很大程度上减小这种现象的干扰。
在另一优选实施例中，所述X射线探测器包含平板X射线探测器。尽管在平板X射线探测器中的低频下降问题与X射线图像增强器中相比并不那么烦扰，但已表现利用所述衰减器也改进利用平板X射线探测器的3D成像，其中可在闪烁器上方的盖内发生X射线散射。
优选地，所述衰减器包含X射线吸收材料的板状构件，该板状构件具有不同的厚度，其中板状构件的中部比板状构件中部周围的区域更薄。优选地，从板状构件中央区域的板状构件较薄部分到板状构件所述中央区域周围的较厚部分存在逐渐的过渡。优选地，X射线吸收材料为铝，这种材料已被证明具有用于该目的的适当物理性质。
在一优选实施例中，X射线吸收材料的板状构件的一侧是平坦的，因此板状构件的仅一个侧必需被机械加工以形成板状构件所要的厚度差异，而另一侧可容易地制造为完全平坦且平滑的。
在一优选实施例中，衰减器附接到X射线管外壳，因此其被集成到X射线源中，其中衰减器的平坦侧朝向X射线管。
另外，本发明涉及一种通过包含C形臂的三维X射线成像设备产生三维X射线图像的方法，所述C形臂围绕穿过待成像目标的旋转轴线进行旋转，其中X射线源附接到C形臂的一端，且其中用于接收X射线并增强信号的X射线图像增强器附接到C形臂的另一端，其中衰减器安装于X射线源的前方，所述衰减器吸收X射线的一部分，其中在衰减器中部的吸收度低于衰减器所述中部周围的部分中的吸收度。
现在将通过描述包含可围绕穿过待成像目标的旋转轴线旋转的C形臂的三维X射线成像设备来进一步阐述本发明，其中X射线源附接到C形臂的一端，且其中用于接收X射线并增强信号的X射线像增强器附接到C形臂的另一端.
在描述中参考附图，附图包括仅为图示的图形，其中图1展示3D X射线成像设备；图2为根据图3中的箭头II的衰减器的视图；及图3为沿图2中的线III-III的截面图。
具体实施例方式
图1为根据本发明的三维(3D)X射线成像设备的透视图，此时其被安装在医疗室中。支架1被安装到医疗室的地板2上，且包含水平伸展部分3。水平支承臂4通过垂直导轨5附接到水平伸展部分3的一端，因此支承臂4可在垂直方向上下移动。支承臂4的端部运载一个用于支承患者7的病人检查床6，而且该患者7的一部分必须成像。
支架1的水平伸展部分3配备水平伸展导轨8，这些导轨8通过可在所述水平伸展部分3上移动的滑动架9啮合，如由箭头10所示。旋转架11附接到滑动架9，且滑动架11可关于滑动架9围绕水平轴12旋转，如由箭头15与16所表示。
旋转架11与C形臂14的圆形导轨13啮合，因此C形臂14可围绕垂直于穿过C形臂14的平面导向的轴做出旋转运动(意即，在图1中病人检查床6的纵向)。
X射线源17附接到C形臂14的下端，且X射线图像增强器18附接到C形臂14的上端。X射线源17在X射线图像增强器18的方向(如带状线19所表示)发射X射线束。X射线的至少一部分穿过躺在病人检查床6上的患者7，其中通过X射线图像增强器18做出患者7的一部分内部的X射线图像。在做出多个X射线图像之后，其中C形臂14旋转使得X射线从不同方向撞击患者7，通过设备中的计算工具，这些X射线图像以已知的方式转换为三维X射线图像重建，在图1中并未展示这种计算工具。
X射线源17包含含有X射线管的外壳。X射线衰减器20附接到所述外壳，因此由X射线管发射的X射线在其离开X射线源17之前穿过衰减器20。在图2与图3中更详细地展示衰减器20。
图2从背侧展示板状衰减器20，意即，朝向患者的衰减器的这侧。衰减器20由铝制造且在图3中其总厚度表示为B，且(例如)为32mm。衰减器20配备带有凹口22的周边法兰21，且可通过该法兰21固定到X射线源17(参见图1)的外壳。衰减器具有外侧23，该侧23平坦且朝向患者，还具有外侧24，该侧具有大体上凹入的表面，在这个实例中，为钟形表面，其围绕中心轴25旋转对称。
当板状衰减器20在X射线管前方安装于X射线源外壳17(参看图1)上时，X射线束将穿过衰减器20，其中X射线的一部分将被衰减器20的铝材料吸收。由于在衰减器20中部(轴25附近)的材料厚度小于中部周围的材料厚度，因此X射线束的横截面将具有X射线强度分布，其中在中心区域的强度高于在中心区域周围区域中的强度。
如上文所述之实施例仅为在X射线管前方包含衰减器的三维X射线成像设备的一个实例；很多其他实施例也是可能的。
权利要求
1.一种三维X射线成像设备，其包含可围绕穿过待成像目标的旋转轴线进行旋转的臂，其中X射线源附接到所述臂的一端，且其中用于接收X射线的X射线探测器附接到该臂的另一端，其特征在于，衰减器存在于所述X射线源的前方，所述衰减器吸收所述X射线的一部分，其中在所述衰减器的中部的吸收度小于在所述衰减器所述中部周围的部分中的吸收度。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述X射线探测器包含X射线图像增强器。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述X射线探测器包含平板X射线探测器。
4.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于所述衰减器包含X射线吸收材料的板状构件，所述板状构件具有不同的厚度，其中所述板状构件的中部比所述板状构件的中部周围的区域更薄。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于所述X射线吸收材料为铝。
6.如权利要求4或5所述的设备，其特征在于所述X射线吸收材料的板状构件的一侧是平坦的。
7.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于所述衰减器附接到所述X射线管外壳。
8.一种通过三维X射线成像设备产生三维X射线图像的方法，所述三维X射线成像设备包含可围绕穿过待成像目标的旋转轴线进行旋转的臂，其中X射线源附接到所述臂的一端，且其中用于接收X射线的X射线探测器附接到所述臂的另一端，其特征在于衰减器安装于X射线源的前方，所述衰减器吸收所述X射线的一部分，其中在所述衰减器中部的吸收度小于在所述衰减器所述中部周围的部分中的吸收度。
全文摘要
本发明提供一种包含C形臂(14)的医学三维X射线成像设备，所述C形臂(14)可围绕穿过待成像的目标(7)的旋转轴线进行旋转。X射线源(17)附接到C形臂(14)的一端，且用于接收X射线的X射线探测器(18)附接到C形臂(14)的另一端。衰减器(20)存在于X射线源(17)前方，所述衰减器(20)吸收X射线的一部分。在所述衰减器(20)中部的吸收度小于在所述衰减器(20)所述中部周围的部分中的吸收度。
文档编号A61B6/00GK101090669SQ200580045242
公开日2007年12月19日 申请日期2005年12月22日 优先权日2004年12月28日
发明者P·范德哈尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司