基于光学3d场景检测与解释的患者特异性且自动的x射线系统调节的制作方法_2

文档序号:8286779阅读:来源:国知局
表达。像素值随着传感器-目标距离而变化。也预期所述3D图像 数据的点云表示。
[0026] "成像器设定"包括"成像器几何结构/对准数据"和"准直器设定数据"。
[0027] "成像器几何结构/对准数据"是描述所述X射线成像器在任意给定时间的空间配 置的角位置或直角坐标位置的集。所述成像器几何结构取决于使用的特定图像装置,但一 般包括可调节的患者的床(若有的话)高度、探测器和X射线管的空间位置。任意给定的 成像器几何结构限定患者、探测器、X射线与准直器之间的相对位置,以及传感器位置。
[0028] "准直器设定数据"是由X射线束能够通过其穿过所述准直器的孔径的大小和形状 限定的。所述孔径继而是由多个准直器的叶片或快门的相对空间位置限定的。
[0029] "可成像空间"或"成像器的间隙"或"成像器的域"是空间中要被成像的目标在图 像采集期间必须处于其中的部分(一般是检查室的部分)。换言之,存在至少一种成像器几 何结构设定,便利主要X射线束能够辐照所述目标(当在所述间隙中时)。如果目标在所述 成像器的间隙之外,则不能取得图像。
【附图说明】
[0030] 现在将参考附图来描述本发明的示范性实施例,其中:
[0031] 图1示出X射线成像器布置的侧立面;
[0032] 图2示出由根据图1的布置中使用的传感器从患者采集的3D图像数据;
[0033] 图3示出控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0034] 在图1中,示出根据一个实施例的成像器布置。X射线成像器100被布置在检查室 中。通过地板FL、天花板CL和墙壁WL中的一个示意性地指示检查室。成像器100可操作 为在可调节的投影方向从患者PAT采集X射线投影图像。X射线成像器100的整体操作由 操作者从计算机控制台CON控制。控制台CON被耦合到屏幕或监视器(未示出),可以在其 上观看或回顾所采集的X射线图像或成像器设定。诸如医学实验室技师的操作者能够经由 所述控制台C0N,通过释放个体X射线暴露一一例如通过致动被耦合到控制台CON的操纵杆 或踏板或其他何时的输入工具,来控制图像采集运行。根据不同的实施例,成像器100是C 型臂类型的,并且患者PAT实际上躺卧在检查台上而非站立。
[0035] X射线成像器100包括可移动探测器组件110和可移动X射线管-准直器组件 120 (本文后面也被称作"CX组件")。
[0036] 所述组件是可移动的,便利由X射线管XR生成的X射线束能够被导向并被适配到 患者PAT的身体中需要被检查的特定身体部分ROI ("感兴趣区域")的形状。例如,在"胸 部X射线"中所述患者的肺部可能需要被检查,因此在该情况中,感兴趣区域ROI是患者的 胸部。射束P到感兴趣区域的轮廓的适配是由准直器C0L,通过致动可移动CX组件120而 将准直器COL滑入相对于患者PAT的期望位置后,得以实现的。在准直器交互之前,从X射 线管XR发出的X射线束P为发散束,从而不存在准直器COL时,射束p的横截面尺寸在到 达患者PAT时将比期望的ROI的面积大得多。这是不令人满意的,因为可能需要不必要地 增加患者剂量,并且出现更多的康普顿散射。准直器COL或"限束器"的目的是限制射束的 横截面的尺寸,从而使射束P的横截面在大小和形状上匹配感兴趣区域R0I。在一个实施 例中,准直器包括由铅或钨或其他高辐射不透明材料形成的两对叶片126(在图1的立面视 图中仅示出一对)或片("快门")。一对被布置为垂直于另一对,并且叶片是可各自寻址 且能够由准直器步进电机MC移动的,从而在取决于它们的相对位置的两个方向中的任一 个或两个方向或多或少地限制所述射束。以此方式,射束的横截面能够被成形为匹配感兴 趣区域ROI的预计二维轮廓。该准直器布置允许将射束成形为各种大小的正方形或矩形形 式。在另一实施例中,使用多叶准直器,包括被布置为相对关系的大量电机可移动的板条或 带,而不是四个叶片。多叶准直器允许形成更详细或曲线形状。准直器COL的设置意味着 确定如何定位叶片以使得到的射束横截面尽可能接近地匹配ROI的周界。在四叶片准直器 实施例中,通过确定所述叶片126的叶片位置,来实现所述矩形形状到ROI的匹配。当叶片 被激励为采取所确定的位置时,它们一起限定这样的孔径,利用所述孔径能够实现仍包括 所期望的ROI的全部的最小或合理小的矩形射束横截面。
[0037] 现在转到可移动CX组件120的其他部件,所述组件120包括可滑动顶置式托架 122、伸缩臂124和壳体125。在所述壳体125中,布置有X射线管XR和准直器C0L。顶置 式托架122是沿彼此垂直布置的两套轨道124、123可滑动且可移动的,以如此提供顶置式 托架122沿轴x、y的2维移动。X-轨道122允许顶置式托架122沿X轴的移动,而y-轨道 123 (在图1中被绘制为垂直地延伸到纸的平面中)允许沿y轴的移动。伸缩臂124被贴附 到顶置式托架122并从其向下延伸。在其下端,伸缩臂124结束于壳体125被贴附到的枢 轴127。换言之,CX组件享有许多自由度,从而被定位在相对于患者PAT的宽范围的期望位 置。存在诸如步进电机MXR的致动器,其产生顶置式托架122沿轨道的移动。在实践中,可 以有多于一个电机,针对每个轨道布置一个,或者单个电机,其中由合适的传动引起X、y移 动。伸缩臂124被布置为允许壳体126沿Z轴的上下移动,以及绕Z轴的旋转a C。伸缩臂 124的上/下移动和绕Z轴的旋转是由电机MXR或不同的电机产生的。(一个或多个)步 进电机MXR提供绕枢轴127的变化的"俯仰" a C,以及X射线管XR和准直器COL绕ζ轴并 相对于患者PAT的变化的"偏航" β C。在一个实施例中,管XR和COL准直器的俯仰由电机 MXR独立地进行。
[0038] 现在转到探测器组件110,该组件包括被附贴到地板FL和墙壁WL的壁挂117。根 据另一实施例,所述壁挂足够刚性,以作为独立结构被布置在房间中而没有被附贴到墙壁 WL。在其他实施例中,探测器组件被固定到天花板CL(而不是地板或墙壁)并从其垂下。
[0039] 探测器D适合于接收并配准从X射线管XR发出的X射线p。探测器D被固定到壁 装托架115,壁装托架115可在被集成在壁挂117中的轨道中在Z方向滑动。布置有步进 电机MD,其产生探测器组件沿Z轴的所述移动,相同或不同的电机允许改变俯仰aD。探测 器D包括探测器元,每个探测器元接收撞击的X射线束。在一个实施例中,步进电机MD被 布置为也改变绕X轴的探测器D的俯仰,和/或托架也可在沿X轴的单独轨道上滑动。
[0040] 广泛地说,在图像采集运行期间,经准直的X射线束P从X射线管XR发出,在所述 区域ROI处穿过患者PAT,通过与其中的物质的相互作用而经历衰减,并且如此经衰减的射 束P然后在多个探测器元处撞击探测器D的表面。被所述射束撞击的每个元通过发出对应 的电信号而做出响应。所述信号的集合然后被数据采集系统("DAS",未示出)转化成表述 所述衰减的各自的数字值。构成ROI的器官物质的密度,在肺部X射线的情况中即胸腔和 肺组织,决定了衰减的水平。高密度物质(例如骨)比较小密度的物质(例如肺组织)引 起较高的衰减。然后将经针对每个X射线束P的如此配准的数字值整合成数字值的阵列, 形成针对给定采集时间和投影方向的X射线投影图像。
[0041] 现在,为了采集X射线图像,成像器100需要首先被对准到所述感兴趣区域R0I。 成像器对准参数包括设定上文提及的准直器设定,并通过控制各个致动器将两个组件相对 于彼此对准并对准到患者PAT,以将准直器叶片和两个组件滑动到适当位置中,从而准直器 COL能够将射束准直到如上所述的ROI。上文提及的位置参数的集合被称作成像器的几何 结构或者对准参数或数据。
[0042] 设置和调节成像器几何结构参数("对准")的程序被发现消耗了成像会话时间的 约三分之一O
[0043] 本文中提出了一种控制系统,其包括测距相机RC和控制器130,以方便加速成像 器几何结构对准和准直器设定程序。测距相机RC被示为被布置在壳体125上。测距相机 被耦合到控制器130。测距相机RC-控制130布置允许自动地,或至少半自动地,在已检测 到患者存在于
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