X射线减少系统的制作方法_3

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输入设备提供操作者122 在往哪里看的指示(步骤2728)。这个信息通常相对于显示器118提供。这个信息,"注视 点",可以例如以(X,Z)坐标形式来提供,在显示器118的平面上,使用坐标系统126。应当 理解在这个示例中,显示器118的平面以及因此图象120是平行于坐标系统126的(X,Z) 平面的。其它坐标系统也是可用的,包括绑定到显示器118并当显示器118相对于坐标系 统126旋转时随显示器118旋转的坐标系统。
[0127] 将输入128输入的数据提供给基本上是计算机,例如任何PC计算机,的控制器 127。如果控制器127判断操作者的注视不固定在图象120上,X射线管100不被激活(步 骤2700)。否则,在步骤2710,激活X射线管100并向准直仪104发射X射线放射。
[0128] 现在参考图2说明显示于显示器118上的图象120的示例。在这个示例中,圆虚线 204指示图象的部分200与图象的部分202之间的边界,这两个部分构成完整的图象120。 在此示例中,期望在部分200获得好的图象质量,意味着对于部分200的X射线DPP较高, 在部分202具有较低的图象质量是可接受的,意味着部分202的DPP较低。
[0129] 应当理解,两个部分200和202在此仅作为本发明实施方式的示例提供,其并不局 限于本示例,并且可以通过控制准直仪中孔径的形状和准直仪移动的模式将图象120划分 为任意个部分。下面将提供这些示例。
[0130] 应当理解,DPP应当解释为向代表图象120的一个象素的部分发送的X射线剂量, 该剂量产生用于构造图象120的象素读取值(不包括患者或者不属于系统一部分的其它单 元的吸收,例如操作者的双手和工具)。
[0131] 现在参考图3,具有圆形孔径304的典型准直仪104引入到X射线路径中,以使得 只有从X射线管100的焦点306发出的和通过孔径304的X射线106到达图象增强器114 的圆形输入表面112,而其它X射线102被准直仪阻挡。这个设置将图象增强器的整个输 入区域112曝光于相同的DPP。这个设置不提供与图2的部分200关联的部分300的一个 DPP和与图2的部分202关联的部分302的另一个DPP的功能。输入区域112的直径如图 3所不是B。
[0132]D1表示从X射线焦点306到孔径104的距离。D2表示从X射线焦点306到图象 增强器输入表面112的距离。
[0133] 现在参考图4,其限定了图象增强器输入表面112的当前的示例的部分以支持本 发明的示例。在此示例中,部分300是位于图象增强器圆形输入区域112中心的直径为R1 的圆形区域。部分302具有环形形状,内部直径R1,外部直径R2。R2通常也是图象增强器 输入区域的直径。
[0134] 现在参考图5,其提供了用于为部分300提供一个DPP和为部分302提供另一个 DPP的准直仪的一个实施方式。
[0135] 准直仪500基本上构造为X射线吸收材料(例如铅,通常厚度为l-4mm)的圆形平 板,直径大于r2。准直仪500的孔径502构造为准直仪中心的半径为rl的圆形缺口 504和 半径为r2和角度508的扇形缺口 506。应当理解,如上下文所述,术语扇形用于指示圆形区 域的扇形和环形区域的扇形。
[0136] 在此示例中,孔径502的rl和r2设计为提供图4的R1和R2。当准直仪500位于 图4的准直仪104的位置时,rl和r2可以用以下公式来计算:
[0137] rl = R1/(D2/D1)
[0138] r2 = R2/(D2/D1)
[0139] 在此示例中,角度跨度508是36度,即圆周的1/10。准直仪500可以围绕其中心 旋转,如箭头512所示。砝码/重量510可以加入以平衡准直仪500,以及确保重量中心 的坐标在准直仪平面与旋转中心的坐标重合,因此避免可能由于准直仪失衡导致的系统震 动。在一个360度旋转完成之后,部分302的DPP是部分300的DPP的1/10。
[0140] 应当理解,角度508可以设计为满足任何的DPP比率要求。例如,如果角度508 被设计为18度,在孔径500的一个完整的旋转之后,部分302的DPP是部分300的DPP的 1/20。当前示例的讨论将以角度508为36度来进行。
[0141] 在准直仪500的一个旋转完成之后,照相机116捕获由传感器在准直仪500的一 个完整旋转时间期间集中的数据的一个帧,这个帧包括从照相机传感器的象素组读取的数 据值。现在将更详细地说明这方面,并提供基于CCD(电荷耦合设备)传感器的照相机作为 示例,例如来自于法国VelizyCedex的THALESELECTRONDEVICES的TH8730CCD照相机。
[0142] 在此示例中,照相机116与准直仪500旋转的同步使用构造于准直仪500上的通 过光传感器516 (例如来自于美国伊利诺伊州Schaumburg的OMRONManagementCenterof America有限公司的EE-SX3070)的突出部514来进行。
[0143] 当从光传感器516接收到突出部514的中断信号时,照相机116传感器的路线被 传送给它们的移位寄存器,并且象素开始新的集成周期。从照相机读取之前集成周期的数 据。当突出部514再次中断光传感器516时,累积的信号再次传送给照相机传感器116的 移位寄存器,形成要被读出的下一帧。
[0144] 通过这个方法,为每个准直仪完整周期产生一个帧。对于每个帧,图象120的部分 202中的DPP是图象120的部分200中的DPP的1/10。
[0145] 为了提供上述的的附加视图,现在参考图6,其描述了旋转准直仪500的瞬时位置 的图象增强器输入112的曝光图象。在这个位置,圆形区域600和扇形区域602暴露在辐 射中,而其余扇区604被准直仪500阻挡而未被暴露在辐射中。随着准直仪500旋转,扇区 602和604随之旋转,而圆形区域600保持不变。在准直仪500的恒定速度旋转的一个周期 期间,区域600之外的每个象素被X射线照射的时间是区域600中的象素被X射线照射的时 间的1/10,因此区域600之外的象素接收的DPP是区域600中的象素接收的DPP的1/10。
[0146] 在图7中,显示了投射于照相机传感器710上的等效光学图像,其中图7的区域 700等同于图6的区域600,图7的区域702等同于图6的区域602。图象增强器投射于传 感器710的输出图象由数字标号712表示。714是位于图象增强器输出图象的范围之外的 典型传感器区域。
[0147] 对于每个帧,除了利用典型偏移和增益校正来补偿每个象素的线性响应特性之 夕卜,还需要部分202的象素的信号乘以因子10以产生图象120,以使得部分202的亮度和 对比显示类似于部分200的。在此参考特定示例所述的这个方法将被称为象素"归一化"。 根据X射线曝光方案来制成归一化方案(即,准直仪的形状、速度和位置)。
[0148] 为了产生每秒10帧(fps)的电影,准直仪500需要以每秒10圈(rps)的速度旋 转。为了产生16fps的电影,准直仪500需要以16rps的速度旋转。
[0149] 随着每个360度的旋转,完成了输入区域112的完整曝光。曝光周期(EC)由此定 义为用于提供输入区域112的最少的完整设计曝光的准直仪500的最少量旋转。在图5的 准直仪500示例中,EC需要旋转360度。对于其它准直仪的设计,例如图13A中的一个,EC 需要旋转180度,对于图13B中的一个,EC需要旋转120度。
[0150] 应当理解,准直仪、投射在图象增强器输入区域112上的X射线、投射在照相机传 感器(或者平板传感器)上的图象以及显示于显示器118上的图象的示例以忽略了可能的 几何问题的一般方式来说明,例如由于如果还使用了镜子就可能不同的镜头图象导致的图 象倒置,或者在说明书全文中显示为顺时针方向但根据特定设计和观察者的朝向可能不同 的旋转方向。应当理解,本领域技术人员理解这些选项,并且对于任何特定的系统设计具有 正确的解释。应当理解,上述参考准直仪500所述的照相机帧读取方案可以不同:
[0151] 1.帧的读取不必在突出部514中断光传感器516的时刻。相反,只要每个EC在相 同阶段完成,则这可以在准直仪500旋转的任何阶段完成。
[0152] 2.在一个EC期间读取多于一个帧。然而期望的是,对于每个EC读取整数个帧。 如此,读取的帧包括一个EC的完整数据,使得更易于以多种方式建立在显示器118上呈现 的一个显不帧:
[0153]a.对一个EC的所有帧的象素值求和以产生一个完整曝光图象。然后对下一个EC 的所有帧的象素值求和以产生下一个完整曝光图象。这样,在每次完成EC时,显示器上的 图片由时间上是连续的图象替换。象素值的归一化可以为每个帧独立进行,也可以只对于 帧的总和,或者帧的任何组合进行一次。
[0154]b.对于本方法的示例,假设照相机在一个EC期间提供8个帧。在此示例中,序号从 1到8的所有8个帧都存储在帧存储器中,而第一个显示帧如上所述的由这些帧产生(对所 有帧求和并归一化象素值)。得到的图象随后显示于显示器118。当得到帧9时(在1/8EC 后),在帧存储器中帧1被替换为帧9,并处理(求和,归一化)帧9、2、3、4、5、6、7、8以产生 在1/8EC之后现在可以显示于显示器118的第二个显示帧。在另一个1/8EC之后,得到帧 10并将其存储于帧2的位置。处理帧9、10、3、4、5、6、7、8以产生第三个显示帧。以这个方 式,使用FIFO(先进先出)方法管理的帧存储器并用从传感器获得的每个新帧产生显示帧, 在显示器118上给用户显示电影图象序列。
[0155]c.在本发明另一个实施方式中,在所获取的帧的集成时间期间,只对根据准直仪 形状和动作的规则被X射线曝光的象素的帧象素求和。在上面的示例b中这可以是EC时 间的1/8。将要被求和以产生图象的象素是⑴来自区域700的和⑵角度为2x级的扇 区中的(准直仪扇区506的角度跨度508)。2X的理由是在集成时间的1/8中,准直仪旋转 了EC的1/8。期望稍大于2 ?的扇区角度(角度508)来补偿准确性的限制。这个求和方 法显著减少了涉及求和过程的象素的数量,因此减少了计算时间和计算资源。
[0156] d.在本发明另一个实施方式中,象素处理局限于上面c中指定的象素。这个处理 方法显著减少了涉及求和过程的象素的数量,因此减少了计算时间和计算资源。
[0157]e.在本发明另一个实施方式中,存储的象素局限于上面c中指定的象素。这个存 储方法显著减少了存储器中包括的象素的数量,因此减少了存储需求。
[0158]f.在本发明另一个实施方式中,本部分所述的任何方法(a-通用概念,b-作为 a、c、d和e的特定示例)可以结合到使用这些方法中的一些的任意组合的实施。
[0159] 3.在多于一个EC期间读取一个帧。在另一个实施方式中,可以操作准直仪以为从 传感器接收的每一
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