X射线减少系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及荧光透视的技术领域，且更具体地涉及在荧光透视期间控制X射线放 射量的技术领域。
[0002] 相关专利申请的交叉引用
[0003]本专利申请要求于2012年3月3日申请的美国临时专利申请号61/606, 375的优 先权并与其有关，该美国临时专利申请的全部内容以引用的方式结合于此。
【背景技术】
[0004] 在典型的荧光透视系统中，X射线管在相对宽的立体角产生X射线放射。为了避 免对患者和医疗团队不必要的放射，X射线吸收材料例如铅的准直仪被用于阻挡多余的辐 射。这样，只有必要的立体角的有用辐射离开X射线管来照射必要的单元。
[0005] 这种准直仪通常用于静态模式，但其可以具有不同的设计和X射线辐射几何形 状。可以利用输入来手动或者自动设置准直仪，该输入包括例如在所涉及的环境中的器官 的尺寸。
[0006] 在荧光透视中，情况比单一放射X射线更为动态。X射线辐射在相对长的时间段放 射，而医护人员通常需要站在患者旁边，因此靠近X射线辐射。因此，理想的是提供方法来 最小化对医疗团队的照射。已经提出了减少X射线放射强度的方法，其中X射线图象的信 噪比（S/N)的减少由数字图象增强来补偿。其它方法提议准直仪将X射线放射的立体角限 制为图象增强器区域的一部分，并移动准直仪来调换图象增强器的整个输入区域，其中兴 趣区（ROI)比其余区域被照射更多。这样，ROI得到足够高的X射线放射来产生高S/N的 图象，而图象的其余部分被低X射线强度照射，提供相对低S/N的图象。ROI的尺寸和位置 可以以多种方法来确定。例如，其可以是图象中心的固定区域，或者可以自动地围绕在图象 的最活跃区域的中心，这个活跃性可以由从荧光透视系统的视频摄像机接收的一系列摄影 图象的实时图象分析来确定。
【发明内容】
[0007] 根据本发明第一个方面，提供了一种X射线系统，包括X射线源、单个大体上为圆 形的准直仪、检测器、显示器和用于将所述准直仪围绕大体上垂直于所示准直仪平面的轴 线旋转的装置；其中所述准直仪由大体上不透射X射线放射的区域和透射X射线的区域构 造。
[0008] 检测器可以包括用于在所述准直仪围绕360度（曝光周期）旋转期间整合信号的 装置，所述系统还包括用于从所述检测器读取包括象素值的帧的装置。
[0009] 所述用于读取的装置可以包括用于在每个曝光周期结束时读取包括象素值的装 置。
[0010] 所述用于读取的装置可以包括用于在整数个曝光周期结束时读取包括象素值的 装置。
[0011] 所述用于读取的装置可以包括用于在每个曝光周期结束之前读取包括象素值的 装置。
[0012] 在曝光周期期间读取的帧数量可以是整数。
[0013] 所述系统还可以包括用于计算每个帧的增益和偏移校正的装置，和根据准直仪形 状、速度和位置用于计算每个帧的规一化因子的装置。
[0014] 所述系统还可以被配置为通过校正和累加在曝光周期内所有的帧来产生曝光图 象。
[0015] 所述系统还可以被配置为通过在读取每个帧之后校正和累加最后读取的N个帧 来产生曝光图象。
[0016] 所述系统还可以被配置为通过校正和累加在曝光周期内读取的帧中所有的曝光 象素来产生曝光图象。
[0017] 所述系统还可以被配置为通过在读取每个帧之后校正和累加最后读取的N个帧 中所有的曝光象素来产生曝光图象。
[0018] 所述用于计算每个帧的规一化因子的装置可以包括用于将象素值乘以补偿DPP 差异的理论因子的装置。
[0019] 所述用于计算每个帧的规一化因子的装置可以包括用于获得校准帧的装置和用 于根据所述校准帧计算每个象素的校准因子的装置。
[0020] 所述校准帧可以包括多个帧的平均值。
[0021] 所述校准帧可以包括X射线放射开启时捕获的一个帧和X射线放射关闭时捕获的 一个帧。
[0022] 所述用于计算每个帧的规一化因子的装置可以包括用于计算双线性校准的装置。
[0023] 所述系统还可以包括用于从所述校正的帧产生曝光图象的装置和用于刷新所述 曝光图象的装置。
[0024] 所述用于刷新的装置可以包括对于所述图象的不同区域使用不同的刷新速率的 装置。
[0025] 所述用于读取的装置可以包括用于顺序地访问所述检测器和从其读取整个帧的 装置。
[0026] 所述透射区域可以是与所述准直仪中心同心的圆形孔和与所述准直仪旋转中心 同心并跨一定角度的圆形的一部分的形状的孔的结合。
[0027] 所述准直仪还可以包括平衡因子。
[0028] 所述帧可以包括与接收第一剂X射线放射的所述圆形孔关联的象素和与接收第 二剂X射线放射的所述圆形孔周围的准直仪区域关联的象素，所述第二剂包括所述第一剂 的一部分，所述一部分与扇形角度与360度的比值成正比。
[0029] 所述用于读取的装置可以包括用于随机地访问所述检测器和从其读取象素的装 置。
[0030] 所述用于读取的装置可以被配置为从与当前曝光的扇区相邻的第一完全曝光的 扇区读取象素值，并在读取之后重置所述象素。
[0031] 所述第一扇区的角度跨度可以这样选择，使得读取和重置所述第一扇区内的象素 所需的时间不超过所述准直仪旋转相同角度距离所需的时间。
[0032] 所述系统还可以被配置为重置将要曝光的第二扇区内的象素值，所述第二扇区与 当前曝光的扇区相邻。
[0033] 所述准直仪还可以包括用于将所述检测器与所述准直仪旋转同步的同步装置。
[0034] 所述同步装置可以包括构造于所述准直仪上通过光传感器的突出部。
[0035] 所述同步装置可以包括编码器。
[0036] 所述用于旋转准直仪的装置可以包括在准直仪同心位置装配于准直仪顶部的第 一滑轮；装配于马达上的第二滑轮；将所述第一滑轮连接至所述第二滑轮的皮带；与准直 仪同心的V型圆形轨道；以及与所述轨道的V形槽连接的三个轮子，所述三个轮子的旋转轴 装配于固定在X射线管的参考架的环形静止部分上。
[0037] 所述皮带可以从以下组中选择：扁平带、圆形带、V型带、多槽带、有棱带、薄膜带 和计时带。
[0038] 所述用于旋转所述准直仪的装置可以包括齿轮传输装置。
[0039] 所述齿轮传输装置可以从以下组中选择：直齿、螺旋、斜面、准双曲面齿轮、冠状和 螺纹齿轮。
[0040] 所述用于旋转所述准直仪的装置可以包括直接与所述准直仪的边接触的高摩擦 旋转表面柱。
[0041] 所述准直仪可以包括固定孔径。
[0042] 所述准直仪可以包括可变孔径。
[0043] 所述系统可以包括用于装配两个同心的固定孔径的准直仪的装置，和用于将所述 两个准直仪中的一个相对于另一个旋转的装置。
[0044] 所述系统可以包括用于将所述两个准直仪中的每一个独立旋转的装置。
[0045] 所述系统可以包括用于将所述两个准直仪中的每一个以不同速度旋转的装置。
[0046] 所述系统可以包括用于将所述准直仪以可变的速度旋转的装置。
[0047] 所述准直仪可以包括设计为用于在固定旋转速度下提供两个不同的每象素放射 剂量（DPP)的两个区域的孔径形状。
[0048] 所述准直仪可以包括用于提供从所述准直仪中心的不同距离而不同级别的DPP 的定性曝光配置。
[0049] 所述系统还可以包括眼球跟踪器，所述系统被配置为跟踪操作者的注视，由此确 定兴趣区（ROI)并据此控制所述准直仪。
[0050] 根据本发明的第二个方面，提供了一种X射线系统，包括X射线源、单个大体上为 圆形的准直仪、照相机、检测器和显示器、用于将所述准直仪在大体上与所述准直仪平面平 行的平面上移动的装置；其中所述准直仪包括允许所有放射通过的中心孔径、用于根据材 料和材料的厚度减少通过的放射量的外部圆环和在所述中心孔径和所述外部圆环之间的 内部圆环，所述内部圆环的厚度作为距离中心的距离的函数而改变，厚度开始于中心孔径 侧的零，并结束于外部圆环侧的外部圆环的厚度。
[0051] 所述检测器可以被配置为整合由所述照相机捕获的每个帧的信号，所述系统还被 配置为从所述检测器读取包括象素的帧。
[0052] 所述系统可以被配置为在由所述照相机捕获的每个帧的结尾读取帧。
[0053] 所述系统还可以被配置为计算每个帧的增益和每个帧的偏移校正，和根据所述准 直仪的所述孔径、所述外部圆环和所述内部圆环中的每一个的不同DPP计算每个帧的规一 化因子。
[0054] 所述系统还可以被配置为通过将所述内部圆环划分为多个环，并根据到所述中心 孔径的距离向所述多个环中的每一个分配一个理论DPP来计算所述内部圆环的所述规一 化因子。
[0055] 所述系统还可以包括眼球跟踪器，所述系统被配置为跟踪操作者的注视，由此确 定兴趣区（ROI)并据此控制所述准直仪。
[0056] 根据本发明第三个方面，提供了一种在X射线系统中增强显示的曝光图象的方 法，该系统包括X射线源、单个大体上为圆形的准直仪、检测器、显示器和用于将所述准直 仪围绕大体上垂直于所示准直仪平面的轴线旋转的装置；所述准直仪由大体上不透射X射 线放射的区域和透射X射线的区域构造，包括：所述检测器从所述X射线源捕获图象；所述 检测器在所述准直仪围绕360度（曝光周期）旋转期间整合信号；从所述检测器读取包括 象素值的帧；计算每个帧的增益和偏移校正；根据准直仪形状、速度和位置计算每个帧的 规一化因子；从所述校正的帧产生曝光图象；以及刷新所述曝光图象。
[0057] 所述读取可以包括在每个曝光周期结束时读取象素值。
[0058] 所述读取可以包括在整数个曝光周期结束时读取象素值。
[0059] 所述读取可以包括在每个曝光周期结束之前读取象素值。
[0060] 在曝光周期期间读取的帧数量可以是整数。
[0061] 所述产生曝光图象可以包括校正和累加在曝光周期内所有的帧。
[0062] 所述产生曝光图象可以包括在读取每个帧之后校正和累加最后读取的N个帧。
[0063] 所述产生曝光图象可以包括校正和累加在曝光周期内读取的帧中所有的曝光象 素。
[0064] 所述产生曝光图象可以包括在读取每个帧之后校正和累加最后读取的N个帧中 所有的曝光象素。
[0065] 所述计算每个帧的规一化因子可以包括将象素值乘以补偿DPP差异的理论因子。
[0066] 所述计算每个帧的规一化因子可以包括获得校准帧和根据所述校准帧计算每个 象素的校准因子。
[0067] 所述校准帧可以包括多个帧的平均值。
[0068] 所述校准帧可以包括X射线放射开启时捕获的一个帧和X射线放射关闭时捕获的 一个帧。
[0069] 所述计算每个帧