X射线减少系统的制作方法
【专利摘要】一种多帧成像系统，其包括：辐射源；具有输入区域的检测器；被构造为显示所检测的图像的显示屏；用于确定所显示的图像上的物体的至少一个感兴趣区域(ROI)的装置；以及准直器，其包括用于将至少一个感兴趣区域(ROI)投射到由X射线源照射的输入区域的至少一个所选择的片段的装置，准直器包括至少三个基本不重叠的板部，板部被安装在与检测器输入表面平面大致平行的平面中，其中，每个板部包括与第一相邻板部的边缘接触的第一边缘以及与第二相邻板部的边缘接触且与第一边缘邻接的第二边缘；以及用于移动每一个板部的装置。
【专利说明】
X射线减少系统
技术领域
[0001]本发明涉及X射线成像领域，并且更具体地，涉及在多帧成像期间控制X射线辐射量的领域。
[0002]相关专利申请的交叉引用
[0003]本专利申请要求了并且涉及提交于2013年12月11日的美国临时专利申请序列号61/914,405以及提交于2014年I月15日的美国临时专利申请序列号61/927，504的优先权，这些美国临时专利申请的整体通过参考被引入本文。
【背景技术】
[0004]在典型的多帧成像(MFI)系统中，X射线管在相对较宽的立体角范围内产生X射线辐射。为了避免对患者和医疗团队不必要的照射，X射线吸收材料的准直器用于阻挡多余辐射，该X射线吸收材料诸如铅。这种方法仅使得必要立体角的有用的辐射离开X射线管，从而仅照射必要的构件。
[0005]这种准直器通常在静态模式下使用，但可采取各种设计和各种X射线辐射的几何形状。准直器能被手动地或自动地设置，例如，用于输入程序中所涉及的器官环境的尺寸。
[0006]在通常自动地一个接一个地获取一系列图像的多帧成像中的情况比单次曝光X射线更动态。
[0007]对于这种例子，具有部分穿透X射线的材料的准直器可用于操控X射线的能量分布。
[0008]所期望的是在MFI期间改变X射线能量分布，使得对于MFI期间的至少两个不同的帧来说X射线光束的分布不同。
[0009]在MFI中，X射线辐射被激发相对较长的时间段，并且治疗医师通常必须站在患者附近，因此靠近X射线辐射。由此所期望的是提供最小限度地照射医疗团队的方法。已经提出了用于减少X射线辐射强度的方法，其中由数字图像增强来补偿X射线图像的信号与噪声之间的所减少的信噪比(S/N)。其他方法提出了一种准直器，其将X射线辐射的立体角限制于图像增强器区域的片段，并且周期性地移动准直器来照射图像增强器的整个输入区域，使得感兴趣区域(ROI)比剩余的区域照射得更多。以这种方式，根据使用的准直器和方法，ROI接收足够高的X射线辐射从而产生良好S/N的图像，而剩余的图像使用低X射线强度照射，从而提供相对较低的S/N的图像或者减少的实时成像。ROI的尺寸和位置能以多种方法被确定。例如，它可以是图像的中心的固定区域，或者能关于图像中最活跃的区域自动居中，这种活动性由接收自多帧成像系统的视频摄像机的电影图像序列的时序图像分析确定。
[0010]所期望的是提供准直器的解决方案，从而能够减少在MFI期间的辐射剂量。
[0011]还期望的是提供一种移动准直器构件的方法，从而支持最佳成像效果。
[0012]所期望的是提供一种方法，从而控制移动在成像质量方面的效果。
【发明内容】
[0013]根据本发明的方面提供一种多帧成像系统，其包括:X射线源;具有输入区域的检测器;被构造为显示检测到的图像的显示屏；用于在显示的图像上确定患者的至少一个感兴趣区域(ROI)的位置的装置；以及准直器，其包括用于将至少一个感兴趣区域(ROI)投射到被X射线源照射的输入区域的至少一个所选的片段上的装置，准直器包括至少三个基本不重叠的板部，板部被安装于与检测器输入表面平面大致平行的平面中，其中每个板部包括接触第一相邻板部的边缘的第一边缘以及接触第二相邻板部的边缘的、与第一边缘邻接的第二边缘;以及用于使每一个板部在平面中移动的装置。
[0014]其中一个板部可为不穿透或部分穿透X射线辐射的板部，并且板部的位置可被构造为在由基本不重叠的板部形成的间隙中产生全穿透的区域，以用于投射至少一个感兴趣区域(ROI)，并且产生由板部覆盖的第二不穿透或部分穿透区域。
[0015]板部可在垂直方向上移动。
[0016]板部中的每一个都可被连接到可通过至少一个马达和传动系统沿轨道移动的托架。
[0017]至少一个马达可包括单个马达，并且每一个板部可通过耦合器被连接到邻接的板部。
[0018]每一个板部可通过耦合器被邻接的板部移动。
[0019]至少一个马达可包括被构造为在垂直方向上移动板部的两个马达。
[0020]板部的边缘可具有从由平直形、V形和锥形组成的组中选择的外形。
[0021]系统可进一步包括:被连接于检测器和显示屏之间的图像处理单元，图像处理单元被构造为根据至少一个ROI中的至少一个图像部分优化被显示于显示屏上的检测到的图像。
[0022]图像优化可包括确定用于图像的色调再现函数。
[0023]色调再现函数可被实施为亮度函数、对比度函数、伽马函数、偏移函数、η次线性函数和非线性函数中的一种。
[0024]图像优化可包括控制X射线源参数。
[0025]X射线源参数可从由电流模式、最大千伏电压(PKV)、脉冲长度和自动增益控制(AGC)组成的组中选择。
[0026]准直器可被构造为根据检测器和确定的ROI的缩放设置移动。
[0027]根据本发明的另一方面，提供一种准直器，其包括:用于将至少一个感兴趣区域(ROI)投射到由X射线源照射的输入区域的至少一个所选择的片段上的装置，准直器包括至少三个基本不重叠的板部，板部被安装于与检测器输入表面平面大致平行的平面中，其中每个板部包括接触第一相邻板部的边缘的第一边缘以及接触第二相邻板部的边缘的、与第一边缘邻接的第二边缘;以及用于使每一个板部在平面中移动的装置。
[0028]每一个板部可为X射线辐射不穿透或部分穿透的板部，并且板部的位置可被构造为在由基本不重叠的板部形成的间隙中产生全穿透的区域，以用于投射至少一个感兴趣区域(ROI)，并且产生由板部覆盖的第二不穿透或部分穿透区域。
[0029]板部可在垂直方向上移动。
[0030]板部中的每一个都可被连接到可通过至少一个马达和传动系统沿轨道移动的托架。
[0031]至少一个马达可包括单个马达，并且其中每一个板部可通过耦合器被连接到邻接的板部。
[0032]每一个板部可通过耦合器被邻接的板部移动。
[0033]至少一个马达可包括被构造为在垂直方向上移动板部的两个马达。
[0034]板部的边缘可具有从由平直形、V形和锥形组成的组中选择的外形。
[0035]根据本发明的另一方面，提供一种控制在X射线辐射区域的图像中的ROI的显示尺寸的方法，其包括:提供多帧成像系统，多帧成像系统包括:x射线源;具有输入区域的检测器；以及准直器，其包括用于将至少一个感兴趣区域(ROI)投射到被X射线源照射的输入区域的至少一个所选的片段上的装置;准直器包括至少三个基本不重叠的板部，板部被安装于与检测器输入表面平面大致平行的平面中，其中每个板部包括接触第一相邻板部的边缘的第一边缘以及接触第二相邻板部的边缘的、与第一边缘邻接的第二边缘；以及通过在平面中移动至少一个板部在板部之间形成全穿透的间隙，从而确定在检测器输入区域上的照射区域图像的位置和尺寸。
[0036]每一个板部可为X射线辐射不穿透或部分穿透的板部，并且板部的位置可被构造为在由基本不重叠的板部形成的间隙中产生全穿透的区域，以用于投射至少一个感兴趣区域(ROI)，并且产生由板部覆盖的第二不穿透或部分穿透区域。
[0037]板部可在垂直方向上移动。
[0038]每一个板部都可被连接到可通过至少一个马达和传动系统沿轨道移动的托架。
[0039]至少一个马达包括单个马达，并且其中，每一个板部可通过耦合器被连接到邻接的板部。
[0040]每一个板部可通过耦合器被邻接的板部移动。
[0041 ]至少一个马达可包括被构造为在垂直方向上移动板部的两个马达。
[0042 ]板部的边缘可具有从由平直形、V形和锥形组成的组中选择外形。
[0043]根据本发明的另一方面，提供一种系统，该系统用于确定至少一个感兴趣区域(ROI)的形状和位置，该系统包括GUK图形用户界面)装置。
[0044]GUI装置可包括用于显示检测到的图像的装置以及用于确定至少一个ROI的尺寸、位置和定向的装置
[0045]用于确定至少一个ROI的尺寸和位置的装置可包括滑块。
[0046]GUI装置可包括用于显示检测到的图像的装置以及用于确定至少一个ROI的尺寸、形状和位置的装置。
[0047]用于确定的装置可包括被构造为标记围绕至少一个ROI的封闭的形状的绘图工具。
[0048]根据本发明的另一方面，提供一种方法，其包括使用用于确定至少一个感兴趣区域(ROI)的形状和位置的GUI装置。
[0049]GUI装置可包括显示检测到的图像且确定至少一个ROI的尺寸、位置和定向。
[0050]确定至少一个ROI的尺寸和位置可包括移动滑块。
[0051]GUI装置可包括显示检测到的图像且确定至少一个ROI的尺寸、形状和位置。
[0052]确定可包括绘制包围至少一个ROI的封闭形状。
[0053]根据本发明的另一方面，提供一种多帧成像系统，其包括:辐射源;具有输入区域的检测器;被构造为显示检测到的图像的显示屏；用于确定在所显示的图像上的物体的至少一个感兴趣区域(R0I)的装置;第一准直器;被安装于第一准直器和物体之间的第二准直器;被构造为控制辐射源的辐射控制器;以及第二准直器控制器。
[0054]辐射源可包括X射线源。
[0055]显示屏可被构造为显示通过第一准直器和第二准直器中的至少一个获得的检测到的图像。
[0056]系统可进一步包括被构造为使第一准直器与第二准直器连接的连接装置。
[0057]连接装置可包括被连接到C型臂、原始准直器盖部、辐射管盖部、C型臂柜和具有被安装在地板上的轮子的板部的其中一个的机械连接件。
[0058]系统可进一步包括被构造为驱动第二准直器的机械臂。
[0059]机械臂可被传感器引导，传感器被构造为确保第二准直器与第一准直器协调地安装。
[0060]系统可进一步包括第一准直器控制器和机械臂控制器。
[0061]第一准直器控制器可与机械臂控制器连接，并且被构造为引导机械臂。
[0062]用于确定的装置可包括操纵杆、键盘和触摸屏中的一个。
[0063]系统可进一步包括旋转马达，旋转马达被构造为使得板部在与检测器输入表面平面大致平行的平面中旋转。
【附图说明】
[0064]参考下列附图，本发明将被好的理解:
[0065]图1A是多帧成像临床环境以及系统的示例布局的简化的示意性视图；
[0066]图1B是图1A的系统的示例布局的视图，其示出了本发明的系统示例的元件的附加细节；
[0067]图2是多帧成像系统的显示屏上显示的示例图像的示意性视图；
[0068]图3是具有额外的输入装置的多帧成像临床环境以及系统的示例布局的简化的示意性视图；
[0069]图4是其中ROI在中心的、由四个X射线部分地穿透的基本非重叠的板部构成的准直器的顶视图；
[0070]图4.1示出了螺母4501E的可行的布置的示例；
[0071]图4A是其中ROI在偏离中心位置的、图4的准直器的顶视图；
[0072]图5示出了当ROI在中心时在图像的不同区域中的X射线强度分布；
[0073]图6是其中ROI在中心的、由四个X射线部分地穿透的基本非重叠的板部构成的准直器的另一示例的顶视图；
[0074]图6A其中是ROI在偏离中心位置的、图6的准直器的顶视图；
[0075]图7是其中ROI在中心的、由四个X射线部分地穿透的基本非重叠的板部构成的准直器的另一示例的顶视图；
[0076]图7A是其中ROI在偏离中心位置的、图7的准直器的顶视图；
[0077]图8是其中ROI在中心的、由三个X射线部分地穿透的基本非重叠的板部构成的准直器的另一示例的顶视图；
[0078]图8A是其中ROI在偏离中心位置的、图8的准直器的顶视图；
[0079]图9是其中ROI在中心的、由五个X射线部分地穿透的基本非重叠的板部构成的准直器的另一示例的顶视图；
[0080]图9A是其中ROI在偏离中心位置的、图9的准直器的顶视图；
[0081]图9B是其中不同的ROI在中心的、图9的准直器的顶视图；
[0082]图9C是其中不同的ROI在中心的、图9的准直器的顶视图；
[0083]图10是其中ROI在中心的、由十二个X射线部分地穿透的基本非重叠的板部构成的准直器的另一示例的顶视图；
[0084]图1OA是图10的准直器的机动构件的元件的放大的顶视图；
[0085]图1OB是其中ROI在偏离中心位置的、图10的准直器的顶视图；
[0086]图1OC是其中ROI在中心的、图10的准直器的顶视图；
[0087]图11是其中ROI在偏尚中心位置的、由四个X射线部分地穿透的基本非重叠的板部构成的准直器的顶视图；
[0088]图1lA是其中ROI在中心的、图11的准直器的顶视图；
[0089]图12A显示了“平直边缘”板部的使用以及具有X射线辐射穿透的所得到的图像；
[0090]图12B显示了“V形边缘”板部的使用以及所得到的图像；
[0091]图12C显示了“锥形边缘”板部的使用以及所得到的图像；
[0092]图12D显示了当两个过滤器离辐射源的距离不同时的耦合；
[0093]图12E也显示了当两个过滤器离辐射源的距离不同时的耦合；
[0094]图13示出了示例的使用者界面，其可被实施为控制应用的一部分；
[0095]图13A是使用者界面和自动ROI设置的另一示例；
[0096]图13B是使用图13A的使用者界面的可能的形状的绘图和自动ROI设置的另一示例；
[0097]图13C是使用图13A的使用者界面的可能的形状的绘图和自动ROI设置的另一示例；
[0098]图13D是使用图13A的使用者界面的可能的形状的绘图和自动ROI设置的另一示例；
[0099]图13E是使用图13A的使用者界面的可能的形状的绘图和自动ROI设置的另一示例；
[0100]图13F是使用图13A的使用者界面的可能的形状的绘图和自动ROI设置的另一示例；
[0101]图13G是使用图13A的使用者界面的可能的形状的绘图和自动ROI设置的另一示例；
[0102]图14示意性地示出了具有被机械地连接的额外的准直器的现有系统；
[0103]图15示意性地示出了具有由机械臂驱动的额外的准直器的现有系统；
[0104]图16是机械连接的示例；
[0105]图16A是图16的系统的顶视图；
[0106]图17是机械连接的另一示例；
[0107]图17A是图17的系统的侧视图；
[0108]图17B是图17的系统的另一侧视图；
[0109]图18是机械连接的另一示例；
[0110]图18A是图17的系统的旋转的准直器的示例；
[0111]图19是机械连接的另一示例;并且
[0112]图19A是图19的系统的侧视图。
【具体实施方式】
[0113]贯穿下列描述参考具有板部或过滤器的多种准直器。两个术语用作相同的意义，以描述用于在视场(FOV)范围内以非均匀的方式改变辐射的强度的过滤器，而不是用于遍及FOV改变辐射谱的过滤器。
[0114]现在参考图1A，其显示了多帧成像临床环境的典型的布局。
[0115]X射线管100产生X射线辐射102，X射线辐射102被向上导向为朝向准直器104占据相对较大的立体角。准直器104阻挡了一部分辐射，从而允许辐射的较小的立体角在向上的方向上延续、穿过通常由相对可穿透X射线辐射的材料制成的床108并且穿过躺在床108上的患者110。部分辐射被患者吸收且散射，并且剩余的辐射到达图像增强器114的通常为圆形的输入区域112。图像增强器的输入区域的直径通常大约是300mm，但可根据型号和技术而变化。由图像增强器114产生的图像被摄像机116捕捉、通过图像处理器117处理并且随后作为图像120被显示于显示屏118上。
[0116]尽管主要参考图像增强器114和摄像机116的组合描述本发明，但是应理解的是，这两个构件都能由任何技术的数字化射线照相传感器替代，诸如CCD或CMOS平板，或由其他技术替代，诸如闪烁体位于平面112处的非晶硅。其中一个这种示例是来自纽约成功湖村(Lake Success)的佳能美国公司(CanonU.S.A.)的CXD1-50RF。术语“检测器”用于包括任何这些技术、包括任何图像增强器与任何摄像机的组合并且包括任何类型的平板传感器或将X射线转换成电子信号的任何其他装置。
[0117]术语“区域”和“区”被择一地使用于本发明的详细的说明中，并且它们的意思相同并且被用作同义词。
[0118]术语“X射线源”用于提供对于具有X射线点光源的装置的宽泛的解释，其不需要具有管状。
[0119]尽管术语X射线管与本领域中常见的术语一起常规地用于本发明的示例中，但在这里代表的是本发明的示例不被限制于X射线管的较窄的解释，并且任何X射线源都能用于这些示例中(例如，甚至是被配置为用作点光源的放射性材料)。
[0120]操作者122站立于患者旁，以在观察图像120的同时执行医疗程序。
[0121]操作者具有脚踏开关124。当按压开关时，连续的X射线辐射(或者如下面说明的相对较高频率的脉冲X射线)被发射，以提供电影成像12CKX射线辐射的强度通常被优化为希望减少对于患者和操作者的照射的低强度与希望实现高质量的图像120(高S/N)的高强度之间的折中。对于低强度的X射线辐射以及因此产生的图像增强器输入区域的低照射量，图像120的S/N可能太低，以至于图像120不可用。
[0122]坐标系126是参考的笛卡尔坐标系，其中Y轴指向页面，并且X-Y是平面，诸如，该平面平行于准直器104和图像增强器输入平面112的平面。
[0123]本发明的目的是在所需的一个或多个ROI中提供图像增强器的输入区域的高照射量，因此在此处提供高S/N图像，同时以更低的图像质量(更低的S/N)为代价减少图像增强器区域的其他部分的照射量。使用这种布置，操作者能看见在一个或多个ROI中的清晰的图像，并且在剩余的图像区域中得到大体定向足够好的图像。本发明的另一目的是在图像中提供更复杂的区段图，其中每个区段都是由特定的应用所需的不同等级的X射线辐射产生的。
[0124]根据某些实施方式，X射线系统可包括多重灯丝构件，以产生多重和同步的X射线光束，其子集可被选择为且可被构造为改变X射线辐射，从而根据操作者的关注焦点的位置对准在视场中所需的ROI。
[0125]根据某些实施方式，X射线系统可包括X射线管/源的矩阵/阵列，以产生多重和同步的X射线光束，其子集可被选择为且可被构造为改变X射线辐射，从而根据操作者的关注焦点的位置对准在视场中所需的ROI。
[0126]根据某些实施方式，X射线系统可进一步包括可旋转且可平移的阴极和/或阳极，以产生多重和同步的X射线光束，其子集可被选择为且可被构造为改变X射线辐射，从而根据操作者的关注焦点的位置对准在视场中所需的R0I。
[0127]在图1中描述了根据本发明的多帧成像临床环境的更详细的布局的示例。操作者122按压脚踏开关124，以激发X射线。输入装置128提供一个或多个ROI的指示。通常相对于显示屏118提供该信息。例如，按照(X，Z)坐标，该信息，S卩，至少一个所需的ROI中心，可使用坐标系126被提供于显示屏118的平面中。应了解的是，在该示例中，显示屏118的平面、因此图像120也平行于坐标系126的(X，Z)平面。其他坐标系是可行的，包括被捆绑到显示屏118并且在显示屏118相对于坐标系126旋转时与显示屏118—起旋转的坐标系。
[0128]来自输入装置128的数据被提供给控制器127，控制器127基本上是计算机，诸如任何PC计算机。
[0129]在图1B中的盒体150代表根据本发明的准直器，例如，图4至11的准直器。
[0130]盒体150能位于准直器104下方、如附图标记150A所示的那样位于准直器104上方或者替代准直器104(图1B中未示出)。由盒体150和150A表示的准直器由控制器127控制。X射线发射也由控制器127、通常经由X射线控制器130而控制。准直器根据确定的至少一个所需的ROI中心(步骤2720)部分地阻挡辐射。部分X射线被患者110吸收(步骤2730)，并且剩余的辐射到达图像增强器114(步骤2740)。在步骤2750中，图像被摄像机116强化且捕获，并且在步骤2760中，捕获的图像被传送到图像处理器117，并且在步骤2770中，处理的图像被显示于显示屏120上。
[0131]图像处理器117可呈现为许多形式，并且可通过不同的方式被包含到本发明中。在图1B的示例中，图像处理器117包括两个主要的子单元:117A提供基本的图像校正，诸如像素非均匀性(阴影补偿、灵敏度、坏点重构等)，117C提供图像增强处理(诸如降噪、反锐化掩膜、伽马校正等)。在常规的系统中，传送来自子单元117A的图像，以用于进一步在子单元117C中处理。图像处理器117的子单元能各自由专用的硬件支持，但它们也能为由任何硬件支持的逻辑子单元。
[0132]在图1B的示例中，来自摄像机116的图像被图像处理子单元117A校正，并且随后被传送到控制器127。控制器127通过使用由盒体150表示的任何准直器而按需处理图像，并且将处理的图像返回到用于图像增强的子单元117C。
[0133]应了解的是，控制器127的图像处理不必在控制器127中进行，并且能由位于117A和117C之间的第三子单元117B(图1B中未示出)执行。子单元117B还能仅为在图像处理器117中的任何地方执行的逻辑进程。应了解的是，X射线控制器130在这里被提出为广义的系统控制器。如此，如通信线132所示，X射线控制器130还可与图像处理器117通信，以确定它的操作参数并且接收信息。X射线控制器130可控制图像增强器114，例如，用于缩放参数(通信线未示出)；可控制摄像机116的参数(通信线未示出)；可控制C型臂和床的位置(通信线未示出)；并且可控制X射线管100和准直器104的操作参数(通信线未示出)。可具有用于操作者122或其他工作人员的使用者界面，以将需求或者任何其他需要输入到X射线控制器130中(未示出)。
[0134]实际上，图像处理器117、控制器127和X射线产生器(驱动X射线管100的电子单元)的部分或全部可全被包括在X射线控制器130中。X射线控制器130可包括一个或多个计算机以及适合的软件，以支持所需的功能。具有X射线控制器的这种系统的示例是来自美国犹他州的盐湖城的GE OEC医疗系统公司的移动C型臂OEC 9900EI ite。应了解的是，示例系统与图1B的系统并不相同，并且仅被提供作为通用示例。这些特征中的某些在图3中被示出。
[0135]现在参考图2，示出了在显示屏118上显示的图像120的示例。在该示例中，虚线圆圈204表示图像的区段200和图像的区段202之间的边界，两个区段组成了整个图像120。在该示例中，所需的是在区段200中获得良好的图像质量，意味着对于区段200为较高的X射线DPP，并且可接受的是在区段202中具有较低的图像质量，意味着对于区段202为较低的DPP。
[0136]应了解的是，在这里仅提供两个区段200和202作为本发明的实施方式的一个示例，而本发明并不被限制于该示例，并且能通过控制在准直器中的孔隙的形状和准直器的运动模式将图像120分成任何区段组。在下文中提供这种示例。
[0137]应了解的是，DPP应该被解释为朝向代表图像120的一个像素的区段传递的X射线剂量，以产生用于构建图像120的像素读出值(排除由患者或不是系统的一部分的其他构件的吸收，该其他构件诸如操作者的手和装置)。
[0138]如上述，按照准直器的设计和使用而具有不同DPP的像素被规范化，以提供适当的显示帧。根据X射线照射方案(即是，准直器的形状、速度和位置)来制定规范化方案。可在理论参数的基础上完成这种规范化。
[0139]例如，根据本发明的准直器能独立地或者与另一准直器一起被安装于X射线系统上，以便被设计为将X射线限制于图像增强器的输入区域112的一部分。本发明的准直器以及其他准直器可沿X射线路径以任何顺序被放置。区域112的照射部分是在X射阻挡的路径中的所有准直器的区域叠加的剩余部分。在这种连续布置的设计中，如上述，每个准直器离X射线源的距离以及到区域112的距离需要与准直器的几何形状一同被考虑，以获得期望的功能。
[0140]在本示例中，至少一个ROI成为用于图像优化的区域。输入装置给至少一个使用者在屏幕上提供了 ROI坐标。ROI通过准直器的互补调节被移动到这些坐标，并且对于包括在ROI中的图像进行优化。
[0141]使用修改图像中的像素的显示值的任何上述参数或者任何其他参数，图像可根据ROI的内容被优化。
[0142]现在将注意转到图3，其显示了用于实施本发明的示例系统。
[0143]通常，在X射线系统中，位于图像120中心且具有固定位置的ROI(诸如图2的R0I200)用于图像分析并且用于产生参数，从而驱动X射线管100并且修改图像120。可对参数进行计算，诸如平均值、最大值和对比度，以用于该区域。该参数通常用于优化X射线管操作(诸如mA、mAs以及KVp)。
[0144]在该示例中，输入装置127用于向X射线控制器130提供一个或多个使用者122的ROI坐标。
[0145]输入装置能为影响ROI的位置和/或形状的任何输入装置。例如，眼动仪、操纵杆、键盘、交互显示装置、手势读取装置、语音翻译器或者任何其他合适的装置都能用于定与图像120相关的坐标以及ROI的位置和/或形状根据这种输入的改变。
[0146]根据本发明的实施方式，某些输入装置会需要使用者界面129。
[0147]使用者界面能具有任何显示装置，其通过任何计算机、平板电脑操作，从而使用鼠标、轨迹球或者触摸屏、操纵杆或者手势来控制ROI的选择。
[0148]在图4至11的中所示的下列示例显示了用于校准X射线系统中的X射线辐射的准直器，其包括显示的受辐照区域的图像。该系统具有下列特征:
[0149]-图像的第一部分代表R01:未过滤的辐射部(到达准直器板部的100%的辐射)；
[0150]-图像的第二部分是背景，其中辐射被准直器板部过滤(100%>到达准直器板部的辐射彡O);
[0151]-背景过滤器包括至少三个分开的过滤器；
[0152]-背景图像区域包括在图像的一个过滤器区域的至少一个点以及在图像的第二过滤器区域的至少一个点；
[0153]-具有连接这两个点的至少一个轮廓，其中，辐射沿轮廓基本遭遇相同的过滤特征(例如，均匀材料成分的过滤器的相同的总过滤厚度)。
[0154]为了简化，能考虑连接这两个点的直线来用于描述，但是应了解的是，在本发明的范围内，归因于辐射的入射角的改变(并且因此有效厚度的改变)的、沿所述线的过滤特性的改变特别地被考虑为基本相同的过滤特性。这对于任何轮廓和直线都是一样的，对于通常由于制造精度限制而产生的非均匀的过滤器厚度、材料同质性等，它们都被包括在“基本相同”的术语中。
[0155]这还包括位于不同高度或没有触摸边缘等的过滤器。它们仍然耦合，但是在边缘之间的距离可根据位置(入射角)改变。这将结合图12D和12E被更详细地说明。
[0156]而且，当关于过滤使用术语“均匀”时，均匀的范围包括如上所述的容差。
[0157]基本非重叠的过滤器表示用于至少在多数图像区域中支持上述系统特征的设计。例如，导致沿两个邻接的过滤器的重叠边缘的额外过滤的少量的重叠仍然被包括在“基本非重叠”中。
[0158]现在参考图4，其提供了根据本发明的示例准直器4500。
[0159]准直器4500包括X射线不穿透或者部分穿透的四个板部4501、4502、4503和4504。在该示例中，可假设每个板部透射10%的光束106，但应理解的是，可考虑其他透射水平。考虑到透射的X射线光束的光谱分布的所需效果，板部4501、4502、4503和4504能由任何适合的材料制成。例如，能使用铜或铝的板部。
[0160]虚线圆圈106A(图4A)代表X射线锥形106通常在准直器4500的平面处的剖面。除了矩形形状的X射线光束部3510(图4A)之外，剩余的光束强度由于板部4501、4502、4503和4504而减小。
[0161]如下文，八个马达能移动板部4501、4502、4503和4504。参考板部4501详述机动构件的元件。其他3个板部的机构是类似的。
[0162]马达4501A驱动使螺母4501E移动的螺钉4501C。螺母4501E被连接到板部4501，因此使得板部4501沿箭头4501F的方向移动。
[0163]马达4501B驱动使螺母4501E移动的螺钉4501D。螺母4501E被连接到板部4501，因此使得板部4501沿箭头4501G的方向移动。
[0164]因此，每个板部能独立于其他板部之外如用于每个板部的双头箭头所示的那样移动。在图4.1中示出螺母4501E的可行的布置的示例。轨道4505A可用于支撑板部且允许运动。马达4501A和4501B在轨道4505A上根据上述方向自由地滑动。
[0165]应了解的是，这里描述的特定的运动机构被提供用于说明本发明，并且本发明的范围并不被限制于该运动机构。
[0166]如图4所示，要产生矩形ROI，过滤器(板部)的相邻的两个边缘中的每一个都与邻近的过滤器的边缘平行且接触。
[0167]准直器4500基于“主动耦合”，这意味着马达的控制器必须确保板部的耦合，其中两个板部的耦合表示它们沿边缘的至少一部分接触。
[0168]如上述，每个板部都能够独立移动，但为了防止辐射在板部之间穿透，当板部在垂直于耦合线的方向上移动时，控制器确保沿着线耦合的相邻的板部与板部一同移动，并且从而保持耦合。即是说，当一个马达需要移动时，控制器也可移动其他马达，以保持板部耦入口 ο
[0169]应了解的是，并不是总是需要耦合，并且通常优选的是至少在辐射开启时具有耦入口 ο
[0170]应了解的是，圆形的图像/圆锥形的X射线光束仅为示例。X射线光束和图像可为根据C型臂和准直器设置的矩形或任何其他形状。
[0171]在图4A的示例中，孔隙3512位于光束106的区域(如光束剖面106A所示)，并且具有由所需的ROI决定的特定的尺寸。图4A示出了板部4501、4502、4503和4504的调节，以产生用于给与图4的ROI示例形状不同的ROI提供辐射的所需的孔隙。
[0172]通过准直器4500的示例，因此图像120的R0I3602(图5)不仅能够跨过图像120的区域被移动到所期望的位置，而且ROI的尺寸和纵横比能按需改变，以补偿图像增强器114(图1A)的缩放或者用于其他目的。
[0173]现在参考图5，其示出了当图像R0I3602位于图4A中所示的机械R0I3512所产生的位置时在图像120的不同区域中的X射线强度分布。在该示例中，在准直器4500和输入区域112之间没有物体(患者)，所以理想地在不存在额外的常规准直器阻挡辐射的情况下，遍布输入区域112的、ROI外的X射线辐射是均匀的(达到特定的系统固有均匀性限制)。在该示例中，归因于准直器4500，图像120的区域被分成两个强度区域:3602，即ROI，其中为原始的100%强度；以及3604A，其中强度为ROI处的强度的10%。
[0174]用于校正背景的上述方法完全适用于校正本示例的背景3604A。
[0175]因此应了解的是，本示例能与上述校正方法一同使用。
[0176]现在参考图6，其提供了根据本发明的准直器4700的示例。
[0177]准直器4700使用四个马达替代图4的构造中使用的八个马达。
[0178]参考板部4701详述机动构件的元件。其他3个板部的机构是类似的。
[0179]马达4701A驱动使螺母4701C移动的螺钉4501B。螺母4701C被连接到板部4701，因此使得板部4701沿箭头4701D的方向移动。
[0180]“L”状耦合器4705连接板部4701和4704，其中螺母4701C在耦合器侧部4705A上滑动，并且板部4704通过连接件4706被固定地连接到耦合器的另一侧部4705B。
[0181]因此，当板部4701沿箭头4701D的方向移动时，板部4704沿相同的方向与它一同移动，但是为了沿箭头4701E的方向移动，板部4702移动并且使得板部4701与它一同移动。
[0182]因此，根据该构造，单个板部不能在没有引起另一板部的运动的情况下移动。
[0183]准直器4700基于“被动耦合”，这意味着迫使邻近板部的两个相邻的边缘通过沿彼此滑动而保持它们的相对位置，“L”状的耦合器确保了板部的耦合。四个马达在轨道4505B上根据上述方向自由地滑动。
[0184]应了解的是，一些板部可通过一个马达和耦合器移动，并且一些板部可通过两个马达移动。
[0185]在这种情况下，除了“被动耦合”，还需要“主动耦合”。
[0186]应了解的是，这里所描述的特定的运动机构被提供用于说明本发明，并且本发明的范围并不被限制于该运动机构。
[0187]要产生矩形的ROI，过滤器(板部)的两个相邻的边缘中的每一个都与邻近的过滤器的边缘平行且接触。
[0188]现在参考图6A。
[0189]图6A示出了板部4701、4702、4703和4704的调节，从而产生用于给ROI提供辐射的孔隙。
[0190]因此，通过准直器4700的这个示例，图像120的ROI不仅能跨过图像120的区域移动到所需的位置，还能按需改变ROI的尺寸和纵横比，以补偿在图像增强器114中的缩放或者用于其他目的。
[0191]现在参考图7，其提供了本发明的准直器4800的示例。
[0192]准直器4800也使用四个马达替代八个马达。
[0193]参考板部4801详述机动构件的元件。其他3个板部的机构是类似的。
[0194]马达4801A驱动使螺母4801C移动的螺钉4801B。螺母4801C被连接到板部4801，因此使得板部4801沿箭头4801D的方向移动。
[0195]“U”状耦合器4805连接板部4801和4804，其中螺母4801C在耦合器侧部4805A上滑动，并且螺母4804A在耦合器侧部4805B上滑动。连接件4806被固定地连接到轨道4505C，并且允许耦合器通过它滑动。
[0196]“U”状耦合器决定了运动限制并且确保了板部的耦合。
[0197]因此，当板部4801沿箭头4801D的方向移动时，板部4804沿相同的方向与它一同移动，但为了沿箭头4801E的方向移动，板部4802移动并且使板部4801与它一同移动。
[0198]因此，根据该构造，单个板部不能在不引起另一板部运动的情况下移动。
[0199]准直器4800基于“被动耦合”，这意味着迫使邻近板部的两个相邻的边缘通过沿彼此滑动而保持它们的相对位置，“U”状的耦合器确保了板部的耦合。马达在轨道4505C上根据上述方向自由地滑动。
[0200]应了解的是，某些板部可通过一个马达和耦合器移动，并且某些板部可通过两个马达移动。
[0201 ]在这种情况下，除了 “被动耦合”，还需要“主动耦合”。
[0202]应了解的是，这里所描述的特定的运动机构被提供用于说明本发明，并且本发明的范围并不被限制于该运动机构。
[0203]要产生矩形的ROI，过滤器(板部)的两个相邻的边缘中的每一个都与邻近的过滤器的边缘平行且接触。
[0204]现在参考图7A。
[0205]在图7A的示例中，孔隙3512位于光束106的区域(如光束剖面106A所示)，并且它具有特定的尺寸。
[0206]图7A示出了板部4801、4802、4803和4804的调节，从而产生用于给ROI提供辐射的孔隙。
[0207]因此，通过准直器4800的这个示例，图像120的ROI不仅能跨过图像120的区域移动到所需的位置，还能按需改变ROI的尺寸和纵横比，以补偿在图像增强器114中的缩放或者用于其他目的。
[0208]现在参考图11，其提供了本发明的准直器5400的示例。
[0209]准直器5400也使用四个马达替代八个马达。
[0210]参考板部5401详述机动构件的元件。其他3个板部的机构是类似的。
[0211]马达5401A在轨道4505G上移动，并且分别通过耦合器5402A和5402B以及螺母5401B和5401C连接板部5401和5402，因此使得板部5401沿箭头5401D的方向移动。
[0212]螺母5401B和5401C各自在耦合器5402A和5402B上自由地滑动。耦合器5402A和5402B决定了运动限制并且确保了板部的耦合。
[0213]因此，当板部5401沿箭头5401D的方向移动时，板部5402沿相同的方向与它一同移动，但是为了沿箭头5401E的方向移动，板部5404移动且使板部5401与它一同移动。
[0214]因此，根据该构造，单个板部不能在不引起另一板部运动的情况下移动。
[0215]准直器5400基于“被动耦合”，这意味着迫使邻近过滤器的两个相邻的边缘通过沿彼此滑动而保持它们之间的距离，耦合器5402A和5402B确保了板部的耦合。
[0216]马达在轨道4505G上根据上述方向滑动。
[0217]应了解的是，这里所描述的特定的运动机构被提供用于说明本发明，并且本发明的范围并不被限制于该运动机构。
[0218]要产生矩形的ROI，过滤器(板部)的两个相邻的边缘中的每一个都与邻近的过滤器的边缘平行且接触。
[0219]现在参考图11A。
[0220]在图1lA的示例中，孔隙3512位于光束106的区域(如光束剖面106A所示)，并且它具有特定的尺寸。
[0221]图1lA示出了板部5401、5402、5403和5404的调节，从而产生用于给ROI提供辐射的孔隙。
[0222]因此，通过准直器5400的这个示例，图像120的ROI不仅能跨过图像120的区域移动到所需的位置，还能按需改变ROI的尺寸和纵横比，以补偿在图像增强器114中的缩放或者用于其他目的。
[0223]现在参考图8，其提供了本发明的准直器4900的示例。
[0224]准直器4900具有三个过滤器(板部)，并且使用三个马达。
[0225]参考板部4901详述机动构件的元件。其他3个板部的机构是类似的。
[0226]马达4901A驱动使螺母4901C移动的螺钉4901B。螺母4901C被连接到板部4901，因此使得板部4901沿箭头4901F的方向移动。
[0227]“U”状耦合器4905连接板部4901和4902，其中，螺母4901E在耦合器侧部4905A上滑动，并且螺母4902A在耦合器侧部4905B上滑动。
[0228]“U”状耦合器决定了运动限制并且确保了板部的耦合。
[0229]因此，当板部4901沿箭头4901F的方向移动时，板部4903沿箭头4903A的方向与它一同移动，但是为了沿箭头4901D的方向移动，板部4902沿箭头4903A的方向移动并且板部4901与它一同移动。
[0230]因此，根据该构造，单个板部不能在不引起另一板部运动的情况下移动。因此，当控制器移动一个马达时，其他马达可能需要移动。
[0231]准直器4900基于“被动耦合”，这意味着迫使邻近板部的两个相邻的边缘通过沿彼此滑动而保持它们之间的距离，耦合器5402A和5402B确保了板部的耦合。
[0232]马达在轨道450?上根据上述方
[0233]向自由地滑动。
[0234]应了解的是，某些板部可通过一个马达和耦合器移动，并且某些板部可通过两个马达移动。
[0235]在这种情况下，除了“被动耦合”，还需要“主动耦合”。
[0236]应了解的是，这里所描述的特定的运动机构被提供用于说明本发明，并且本发明的范围并不被限制于该运动机构。
[0237]现在参考图8A。
[0238]图8A示出了板部4901、4902和4903的调节，从而产生用于给ROI提供辐射的孔隙。.
[0239]因此，通过准直器4900的这个示例，图像120的ROI不仅能跨过图像120的区域移动到所需的位置，还能按需改变ROI的尺寸和纵横比，以补偿在图像增强器114中的缩放或者用于其他目的。
[0240]现在参考图9，其提供了本发明的准直器5000的示例。
[0241 ] 准直器5000具有五个板部(过滤器)，并且使用五个马达。
[0242]参考板部5001详述机动构件的元件。其他四个板部的机构是类似的。
[0243]马达5001A驱动使螺母5001C移动的螺钉5001B。螺母5001C被连接到板部5001，因此使得板部5001沿箭头5001D的方向移动。
[0244]“U”状耦合器5006连接板部5001和5002，其中，螺母5001E在耦合器侧部5006A上滑动，并且螺母5002A在耦合器侧部5006B上滑动。
[0245]“U”状耦合器决定运动限制并且确保板部的耦合。
[0246]因此，当板部5001沿箭头5001D的方向移动时，板部5002沿箭头5002B的方向与它一同移动，但为了沿箭头5001F的方向移动，板部5005移动并且使板部5001与它一同移动。
[0247]因此，根据该构造，单个板部不能在不引起另一板部运动的情况下移动。因此，当控制器移动一个马达时，其他马达可能需要移动。
[0248]准直器5000基于“被动耦合”，这意味着迫使邻近板部的两个相邻的边缘通过沿彼此滑动而保持它们之间的距离，“U”状耦合器确保了板部的耦合。
[0249]马达在轨道4505E上根据上述方向自由地滑动。
[0250]应该了解的是，某些板部可通过一个马达和耦合器移动，并且某些板部可通过两个马达移动。
[0251 ]在这种情况下，除了 “被动耦合”，还需要“主动耦合”。
[0252]应了解的是，这里所描述的特定的运动机构被提供用于说明本发明，并且本发明的范围并不被限制于该运动机构。
[0253]现在参考图9A至9C。
[0254]在图9A、9B和9C的示例中，孔隙3512位于光束106的区域(如光束剖面106A所示)，
并且它具有特定的尺寸。
[0255]图9A示出了板部5001、5002、5003、5004和5005的调节，从而产生特定需求的五角形的ROI。
[0256]图9B示出了板部5001、5002、5003、5004和5005的调节，从而产生特定需求的四角形的ROI。
[0257]图9C示出了板部5001、5002、5003、5004和5005的调节，从而产生特定需求的三角形的ROI。
[0258]现在参考图10，其提供了本发明的准直器5100的示例。
[0259]准直器5100具有十二个板部(过滤器)，并且使用十二个马达。
[0260]图1OA示出了参考板部5101详述的机动构件的元件的放大图。其他的十一个板部的机构是类似的。
[0261 ] 马达5101A驱动使螺母5101C移动的螺钉5101B。螺母5101C被连接到板部5101，因此使得板部5101沿箭头5101D的方向移动。
[0262]“U”状耦合器5106连接板部5101和5102，螺母5101E在耦合器侧部5106A上滑动，并且螺母5102A在耦合器侧部5106B上滑动。
[0263]“U”状耦合器决定了运动的限制并且确保了板部的耦合。
[0264]因此，当板部5101沿箭头5101D的方向移动时，板部5102与它一同移动，但是为了沿箭头5101F的方向移动，板部5112移动并且使得板部5101与它一同移动。
[0265]因此，根据该构造，单个板部不能在不引起另一板部运动的情况下移动。因此，当控制器移动一个马达时，其他马达可能需要移动。
[0266]准直器5100基于“被动耦合”，这意味着迫使邻近过滤器的两个相邻的边缘通过沿彼此滑动而保持它们之间的距离，“U”状耦合器确保了板部的耦合。
[0267]马达在轨道4505F上根据上述方向自由地滑动。
[0268]应该了解的是，某些板部可通过一个马达和耦合器移动，并且某些板部可通过两个马达移动。
[0269]在这种情况下，除了“被动耦合”，还需要“主动耦合”。
[0270]应了解的是，这里所描述的特定的运动机构被提供用于明本发明，并且本发明的范围并不被限制于该运动机构。
[0271]现在参考图1OB和10C。
[0272]图1OB和1C示出了板部5101至5112的调节，从而产生特定的ROI，诸如3512B和3512Co
[0273]概念可扩展到任何>2的板部数量。
[0274]所有所示的示例也都能被放置到可在x-y平面中旋转和/或位移的机构上。旋转对于相对较小数量(诸如3、4和5)的板部的解决方案特别有用。12个板部实际上不再需要旋转。
[0275]当使用上述的“基本不重叠的过滤器”的准直器时，可能出现的问题是在准直器板部之间有X射线辐射的渗透。
[0276]图12A示出了“平直边缘”板部的使用，其中，辐射光束5320通过板部5322和5324之间的小间隙穿透过滤层。这使得两个板部所接触的位置的线在所产生的图像5326上所示的图像上可见。
[0277]图12B和12C提供了问题的两个解决方案。
[0278]图12B示出了“V形边缘”板部的使用，其中负的或倒V形边缘的板部彼此配合，使得射线5320A在没有被过滤的情况下不能穿过板部接触的线。示出了不具有辐射意外穿透的效果的、所产生的图像5326A。
[0279]图12C示出了“锥形边缘”板部的使用以及所产生的图像。
[0280]也考虑其他边缘的形状，诸如弧形、凹形、凸形、异形、阶梯形或者有效地防止视线沿光束行进的主要方向穿过抵接的板部的任何互补的、配合的边缘形状。
[0281]图12D和12E提供了用于本发明的耦合概念的另一示例。对于该示例，使用图12C的板部5302和5304。不像图12C中板部5302和5304位于相同的平面，在图12D和12E中，板部5302和5304不在相同的平面中。在垂直于板部5302和5304的平面的方向上，板部5304进一步远离辐射源5306。
[0282]在图12D中，板部5302和5304被示出于辐射源5306的右侧。板部5302和5304之间的水平距离被设置为使得辐射射线穿过每个过滤器并且位于包括两个过滤器、经历基本相同的过滤的区域中。在该示例中，射线5311仅穿过板部5302，射线5313仅穿过板部5304，并且射线5312穿过板部5302和5304。板部5302和5304之间的水平距离被设置为使得所有3条射线经历基本相同的过滤厚度。
[0283]在图12E中，板部5302和5304被示出于辐射源5306的左侧。射线5311A仅穿过板部5302，射线5313A仅穿过板部5304，并且射线5312A穿过板部5302和5304。板部5302和5304之间的水平距离被设置为使得所有3条射线经历基本相同的过滤厚度。应注意的是，在图12E中的板部5302和5304之间的水平距离比在图12D中的更小。这是因为辐射射线的入射角改变。这示出了在本发明中的“耦合”的板部的概念。它们在约束的意义上被耦合，这需要板部之间的距离实现在从一个板部到另一板部的过渡上的基本均匀过滤的目的，并且例如，不是机械固定的距离(尽管机械固定的距离能用于实施特定的机械设计的所需的耦合)。应了解的是，这里所描述的特定的示例被提供用于说明本发明，并且本发明的范围并不被限制于这些特定的解决方案。
[0284]应了解的是，尽管在上文中关于图像增强器做出了描述，但其可适用于包括平板检测器的任何检测器。检测器的几何形状、缩放区域和ROI能为混合的性质，并且不需要是相同的性质(例如，圆形或矩形或其他几何形状)。
[0285]应了解的是，在描述中，例如，当在上下文中术语孔隙用于细长的孔隙时，其意图就是细长的孔隙。
[0286]应了解的是，“部分穿透”和“衰减”是等同的，并且该术语的作用取决于穿透或衰减的量。在上述描述中，在所需的地方使用特定值的示例通过描述的上下文来提供该术语的作用。在本公开中提供的结构示例能使用X射线的不同的穿透程度(或者等同地，使用X射线的不同的衰减程度)来实施，如对于特定的实施方案所优选的那样。如此，它们可以是X射线高穿透(低衰减)的或者是X射线低穿透(高衰减)的。由于X射线不能被100%阻挡，并且“阻挡”在本发明的领域中用以表示高衰减，因此高衰减还被称为术语“X射线阻挡”。
[0287]图13示出了示例的使用者界面，其可被实施为在具有互动显示的电子装置上运行的控制应用的一部分，该电子装置诸如平板电脑、显示屏或智能电话。该应用与控制器132通信，并且显示所捕获和校正的X射线图像。
[0288]使用者根据边界线10201A的区域编码而使用四个滑块10201来确定R0I10210的尺寸和位置，使用旋转按钮10202确定所选择的ROI的旋转方向(顺时针或逆时针)并且因此使得ROI开始旋转直到释放旋转按钮10202，使用位移按钮10203来移动所选择的ROI而不改变其尺寸和定向，并且可选地使用“G0”按钮10204根据所示的位置、定向和孔隙尺寸来实施准直器板部的实际的运动。
[0289]在“G0”按钮不存在的情况下，板部的运动可在每次释放按钮时开始，或者在另一示例中，在预定的时间段之后界面设置没有变化的情况下开始。
[0290]图13A是使用者界面的另一示例。为了选择想要的ROI，使用者将任何封闭的形状标记在屏幕上，诸如形状10205，并且准直器板部被布置在它们形成最佳地包围该形状的孔隙的位置。“G0”按钮10204是可选的。
[0291]在“G0”按钮不存在的情况下，板部的运动可在使用者每次停止绘图时开始，或者在另一示例中，在使用者将他的手指或绘图笔从触摸屏移开时开始，或者在另一示例中，在预定的时间段之后界面设置没有变化的情况下开始。
[0292]图13B是在与图13A相同的使用者界面上实施的另一示例。为了选择想要的R0I，使用者将任何形状标记在屏幕上，诸如线10206，并且准直器板部被布置在它们形成最佳地包围该形状的孔隙的位置。“G0”按钮10204是可选的。
[0293]在“G0”按钮不存在的情况下，板部的运动可在使用者每次停止绘图时开始，或者在另一示例中，在使用者将他的手指或绘图笔从触摸屏移开时开始，或者在另一示例中，在预定的时间段之后界面设置没有变化的情况下开始。
[0294]图13C是在与图13A相同的使用者界面上实施的另一示例。为了选择想要的R0I，使用者将不止一个的形状标记在屏幕上，诸如线10207A和10207B，并且准直器板部被布置在它们形成最佳地包围该形状的孔隙的位置。“GO”按钮10204是可选的。
[0295]在“G0”按钮不存在的情况下，板部的运动可在使用者每次停止绘制形状区段时开始。可选地，板部的运动可在预定的时间段之后界面设置没有变化的情况下开始。
[0296]如果时间< 时间段，则形状未完成(等待使用者将新的区段添加到现存区段)。
[0297]如果时间>时间段，则绘图完成，并且ROI的运动开始。
[0298]图13D是在与图13A相同的使用者界面上实施的另一示例。为了选择想要的R0I，使用者将不止一个的形状标记在屏幕上，诸如线10207A和10207B，并且准直器板部被布置在且旋转到它们形成包围该形状的最小的孔隙的位置。在该示例中，孔隙形状是固定的。
[0299]图13E是在与图13A相同的使用者界面上实施的另一示例。为了选择想要的R0I，使用者将不止一个的形状标记在屏幕上，诸如线10207A和10207B，并且准直器板部被布置在且旋转到它们形成包围该形状的最小的孔隙的位置。在该示例中，孔隙形状是可改变的。
[0300]图13F是在与图13A相同的使用者界面上实施的另一示例。为了选择想要的R0I，使用者将任何形状标记在屏幕上，诸如线10206，并且准直器板部被布置在它们形成包围该形状的孔隙的位置。
[0301]当额外的点10220被添加于ROI外部时，距离该点最近的边缘可平行于它朝向该点的方向而移动，使得所计算的ROI10212变成ROI10222。在该示例中，孔隙形状是固定的。
[0302]图13G是另一示例，如果点10220A到两个最靠近的ROI的边缘的距离差低于某些确定的值，则这两条线相交的角可被移到标记的点，使得所计算的R0I10212变成R0I10222A。在该示例中，孔隙形状可改变。
[0303]R0I10212的边界可被自动地计算，并且以包括下列的多种方法来设置:
[0304]1.关闭封闭区域10214，使得ROI的两个边缘是水平的并且在区域10214的顶部和底部处位于区域10214的最大Y值和最小Y值(参考图13A至13C中的坐标系10216)，并且ROI的两个边缘是垂直的并且在区域10214的左侧和右侧处位于区域10214的边界的最大X值和最小X值。
[0305]2.与(I)相同的方法，但是包括封闭区域10214外部的标记线。
[0306]3.(I)或(2)的方法，并且还将矩形的ROI旋转到包围更小区域的角度。这在图13D中被示出，其中ROI10214旋转，并且ROI的每个边缘都相对于坐标系10216A被设置为与R0I10214的旋转相同的角度，坐标系10216A现在被旋转，以用于参考。同样在这里，平行于Y方向的边缘在10207A和10207B的组合形状的最大X值和最小X值的位置包围10207A和10207B的组合形状，并且平行于X轴线方向的边缘在10207A和10207B的组合形状的最大Y值和最小Y值的位置包围10207A和10207B的组合形状，使得ROI10214具有比用于相同形状的图13C的R0I10212更小的面积。不同的标准可涉及确定ROI的形状、尺寸和角度。例如:
[0307]a.最小面积可为用于如上述那样设置ROI角度和边界的一个标准。
[0308]b.纵横比可为另一个标准，以用于如上述那样设置ROI角度和边界。
[0309]c.最小ROI尺寸也可被用作为用于计算期望的ROI的标准。
[0310]d.面积或尺寸因子标准还可用于计算期望的R0I。例如，所计算的通过ROI包围的面积能为最小面积的特定的百分比。在另一示例中，至少一个所计算的ROI的尺寸能按特定的百分比被改变。还可使用相加值(正的或负的)替代百分比值或者与百分比值一同完成该改变。
[0311]e.使用整个视场的百分比的标准可用于计算期望的ROI。例如，该标准可需要ROI面积为视场的面积的15%。在另一示例中，ROI的面积可包括特定量的图像像素。
[0312]f.还可使用由使用者输入的限制。例如，在根据任何上述方法设置ROI之后，使用者可在ROI外部标记点(图13F中的10220)，并且离该点最近的边缘可平行于它朝向该点的方向而移动，以致所计算的R0I10212变成R0I10222(图13F)。在另一示例中，如果点到ROI的两个最近的边缘的距离差低于某些确定的值(图13G中的10220A)，则这两条线相交的角可移动到所标记的点，使得所计算的R0I10212变成R0I10222A(图13G)。
[0313]g.还可通过任意接触ROI的至少一条线状图像并且沿与它垂直的方向拖拽它、以及接触ROI的至少一个角状图像并且沿任何方向拖拽它而引入上述部分(f)的限制。这种接触和拖拽可使用任何输入装置进行，诸如在触摸屏上的手指或计算机的鼠标。
[0314]h.上述标准的任何组合都可用于计算期望的ROI。例如，可计算具有最小面积的ROI，随后可采用纵横比标准来增大较小尺寸的ROI，直到达到纵横比限制。随后，如果最后的面积仍然低于任何面积标准，则可增大ROI (保持纵横比、角度和中心)，直到达到面积标准。在此之后，使用者能在边缘附近、ROI内部以及移动到点的边缘标记点(超过纵横比和面积标准)。
[0315]4.(I)、(2)或(3)的方法，并且还从矩形变成包围最小面积的任何4边形，如图13E的ROI10218的示例。
[0316]5.关闭绘制的区域10206，使得ROI的两个边缘是水平的且在区域10206的顶部和底部处与10206的区域的边界相切，并且ROI的两个边缘是垂直的且在区域10206的左侧和右侧处与区域10206的边界相切。
[0317]6.关闭包括不止一个的绘图10207A和10207B的绘制的区域，使得ROI的两个边缘是水平的且在绘图10207A和10207B的顶部和底部处与10207A和10207B的区域的边界相切，并且ROI的两个边缘是垂直的且在绘图10207A和10207B的左侧和右侧处与10207A和10207B的区域的边界相切。
[0318]7.(5)或(6)的方法，并且还将矩形的ROI旋转到包围最小面积的角度。
[0319]8.(5)、(6)或(7)的方法，并且还从矩形变成包围最小面积的任何4边形。
[0320]在图13A至13D和13F的示例中，示出了封闭的矩形，其与矩形孔隙对应，诸如结合图4至7的准直器所示的那样，这将在下面说明。在图13E和13G的示例中，示出了封闭的四边形，其与四边形孔隙对应，诸如结合图8至10的准直器的实施方式所示的那样。
[0321]使用者界面能使用触摸屏或任何其他输入装置操作，诸如计算机鼠标。
[0322]使用者界面选项(图13和13A)可同时激活，并且使用者可选择最适合的一个。
[0323]根据本发明的另一实施方式，这里描述的任何准直器以及任何其他现有或未来的准直器可作为改装被添加到现有的多帧成像系统中，其与C型臂机械地连接并且被安装于现有准直器和患者之间。图14示意性地示出了这种系统5500，其包括X射线源5510、原始准直器5515、根据本发明的额外的准直器5520、患者5530、C型臂5535、检测器5540、X射线控制器5550、X射线操作踏板5560、示例的使用者界面装置操纵杆5570以及显示器5580。
[0324]新系统控制器5565与检测器5540连接，以从此接收检测到的图像、结合多种实施方式如上述那样对它们进行图像处理、将校正的图像显示于显示器5580上并且根据来自操纵杆(或者平板电脑或者能够表示关于所显示的图像的所需的ROI的任何其他使用者界面装置)的输入控制准直器5520。
[0325]显示器5580可显示通过两个准直器获得的没有图像校正的图像、通过两个准直器获得的有图像校正的图像以及仅通过原始准直器获得的图像。
[0326]根据本发明的实施方式，使用者界面装置可提供在两个准直器之间的选择，以确定目前决定的准直器。更进一步，当原始准直器被选择用于操作/激发时，新插入的准直器应该平行于X射线检测器平面而平移，并且移出X射线光束路径之外，从而不会影响光束。
[0327]如下文中将在图16至19A中说明的那样，根据本发明的额外的准直器5520可通过机械地或其他连接装置被连接到原始准直器5515，或者连接到辐射管或连接到C型臂。
[0328]图15是根据本发明的图14的系统的另一实施方式。额外的准直器5520还可通过机械臂5610被驱动，例如，与原始准直器5515协调，使得新的准直器在被机械地支撑于自身的基部上的同时移动且工作，而不需要被机械地附接于原始X射线系统的任何移动部分。该机械臂使用电子传感器和控制器，以按需提供精确的追踪运动，从而执行被附接到机器人的末端执行器/夹持器/手部的新的准直器的准直功能。
[0329]可通过使用下列部件来控制“机械臂”:
[0330]1.多重传感器，诸如确保追踪且与原始准直器和X射线系统协调的光学的、磁性的或其他传感器。
[0331]2.与C型臂运动控制器5630直接连通(或者在某些情况下可嵌入其中)的机器人控制器5620。
[0332]如上述，根据本发明的额外的准直器5520可通过机械的或其他连接装置被连接到原始准直器5515，或连接到辐射管或连接到C型臂。图16是这种机械连接的示例。准直器5520通过适配器5700经由确保适配器和准直器的耦合的螺钉、粘胶、焊接等5720稳定地安装于C型臂5710。
[0333]图16A是图16的系统的顶视图。
[0334]图17是机械连接的另一示例。准直器5520通过适配器5810经由确保准直器的耦合的螺钉、粘胶、焊接等5830稳定地安装于原始准直器盖部或安装于辐射管盖部5820。
[0335]图17A和17B是图17的系统的侧视图。
[0336]图18是机械连接的另一示例。准直器5520通过适配器5910经由确保准直器的耦合的螺钉、粘胶、焊接等5930稳定地安装到原始准直器盖部或者安装到辐射管盖部5920。适配器额外包括旋转单元，旋转单元包括马达5940和回转轴承5950。在准直器5520被安装之后，它能使用该旋转单元旋转。传感器5960可被放置在准直器5520的每个角(有两个未示出)，例如，从而防止与C型臂的碰撞。
[0337]图18A是当准直器5520旋转时的图18的系统的示例。
[0338]图19是机械连接的另一示例。准直器5520通过适配器6010被稳定地安装于C型臂柜6020。适配器可被连接到C型臂柜上的任何位置，或者被放置于地板上的轮子上，其通常在柜6020或柜轮(未示出)旁边。
[0339]如果其被耦合到柜，则与柜一同移动。适配器6010的元件的运动在双箭头6030至6060(图19A中所示)的方向上与C型臂的类似元件相同。
[0340]图19A是具有方向双箭头6030至6050的、图19的系统的侧视图。
[0341]例如，元件6031的适配器6010被耦合到C型臂元件6032，并且无论C型臂构件6032何时移动，适配器元件6031都跟随C型臂构件6032并且保持其相对于C型臂构件6032的位置。以相同的方式，保持准直器5920的C型臂的“臂”的每个元件都具有在适配器6010中的耦合到所述元件的类似的元件，并且与所述元件一同移动以保持相对位置。
[0342]本领域的技术人员应了解的是，上述方法和技术并不限制于上述作为示例所提到的构造和方法。这些被提供作为示例，并且根据在设计的生产中实施的特定的设计和技术的设置，包括分开描述的多种实施方式的组合的其他构造和方法也能用于优化最终结果。
[0343]仅以示例的方式描述了上述实施方式，并且并不是规定本发明的限制范围。
[0344]本发明的范围仅被所提供的权利要求限定。
【主权项】
1.一种准直器，其包括至少三个板部，板部适用于被安装为与检测器输入表面平面大致平行，其中每个板部都包括第一边缘和第二边缘； 其中至少两个板部被布置为使得在图像上具有轮廓，该轮廓将图像的第一过滤器区域的第一点和图像的第二过滤器区域的第二点相连接;并且 其中射线沿轮廓的过滤是实质上均匀的。2.根据权利要求1所述的准直器，其中，每一个板部都是X射线辐射不穿透或者部分穿透的，并且其中，板部的位置被构造为在由板部形成的间隙中产生全穿透区域，并且被构造为产生由板部覆盖的第二不穿透或部分穿透区域。3.根据权利要求1所述的准直器，其中，板部可在垂直方向上移动。4.根据权利要求3所述的准直器，其中，每一个板部都被连接到托架，托架可通过至少一个马达和传动系统沿轨道移动。5.根据权利要求4所述的准直器，其中，至少一个马达包括单个马达，并且其中，每一个板部都通过耦合器被连接到邻接的板部。6.根据权利要求5所述的准直器，其中，每一个板部都可通过各自的耦合器被邻接的板部移动。7.根据权利要求4所述的准直器，其中，至少一个马达包括两个马达，其被构造为在垂直方向上移动板部。8.根据权利要求1所述的准直器，其中，板部的边缘具有从由平直形、直角边形、V形、弧形、阶梯楔形、锥形以及这些形状的组合组成的组中选择的外形。9.一种多帧成像系统，其包括: 辐射源； 检测器，其具有输入区域； 显示屏，其被构造为显示检测到的图像； 装置，其用于确定所显示的图像上的物体的至少一个ROI(感兴趣区域)；以及 根据权利要求1所述的准直器，其包括用于根据至少一个ROI改变辐射的装置。10.根据权利要求9所述的系统，其进一步包括: 图像处理单元，其被连接于检测器和显示屏之间，图像处理单元被构造为根据至少一个ROI中的至少一个图像部分优化被显示于显示屏上的检测到的图像。11.根据权利要求10所述的系统，其中，图像的优化包括用于确定图像的色调再现函数的模块。12.根据权利要求11所述的系统，其中，色调再现函数被实施为亮度函数、对比度函数、伽马函数、偏移函数、η次线性函数和非线性函数中的至少一个。13.根据权利要求11所述的系统，其中，图像优化包括用于控制至少一个辐射源参数的丰旲块。14.根据权利要求13所述的系统，其中，辐射源参数从由电流模式、最大千伏电压(PKV)、脉冲长度和自动增益控制(AGC)组成的组中选择。15.根据权利要求9所述的系统，其中，准直器被构造为根据检测器和至少一个ROI的缩放设置移动。16.一种准直器，其包括: 至少三个实质上不重叠的板部，板部被安装于适用于被放置为与检测器输入表面平面大致平行的平面中，其中每个板部都包括第一边缘和第二边缘，第一边缘接触第一相邻板部的边缘，第二边缘与第一边缘邻接、接触第二相邻板部的边缘。17.根据权利要求16所述的准直器，其中，每一个板部都是X射线辐射不穿透或部分穿透的，并且其中板部的位置被构造为在由实质上不重叠的板部形成的间隙中产生全穿透区域，以用于投射至少一个感兴趣区域(ROI)，并且被构造为产生由板部覆盖的第二不穿透或部分穿透区域。18.根据权利要求16所述的准直器，其中，板部可在垂直方向上移动。19.根据权利要求18所述的准直器，其中，板部中的每一个都被连接到托架，托架可通过至少一个马达和传动系统沿轨道移动。20.根据权利要求19所述的准直器，其中，至少一个马达包括单个马达，并且其中每一个板部都通过耦合器被连接到邻接的板部。21.根据权利要求20所述的准直器，其中，每一个板部都可通过各自的耦合器被邻接的板部移动。22.根据权利要求21所述的准直器，其中，至少一个马达包括被构造为在垂直方向上移动板部的两个马达。23.根据权利要求16所述的准直器，其中，板部的边缘具有从由平直形、直角边形、V形、弧形、阶梯楔形、锥形和这些形状的组合组成的组中选择的外形。24.—种多帧成像系统，其包括: 辐射源； 检测器，其具有输入区域； 显示屏，其被构造为显示检测到的图像； 装置，其用于确定所显示的图像上的物体的至少一个ROI(感兴趣区域)；以及 根据权利要求15所述的准直器，其包括用于根据至少一个ROI改变辐射的装置。25.一种控制X射线辐照区域的图像中的ROI (感兴趣区域)的显示尺寸的方法，其包括: 提供多帧成像系统，多帧成像系统包括: X射线源； 检测器，其具有输入区域；以及 准直器，其包括用于将至少一个ROI投射到由X射线源照射的输入区域的所选择的片段上的装置； 准直器包括至少三个实质上不重叠的板部，板部被安装于与检测器输入表面平面大致平行的平面中，其中每个板部都包括:第一边缘和第二边缘，第一边缘接触第一相邻板部的边缘，第二边缘与第一边缘邻接、接触第二相邻板部的边缘;以及 通过在平面中移动至少一个板部而在板部之间形成全穿透的间隙，从而确定在检测器输入区域上的受照射区域图像的位置和尺寸。26.根据权利要求25所述的方法，其中，每一个板部都是X射线辐射不穿透或部分穿透的，并且其中板部的位置被控制为产生全穿透间隙，以用于投射至少一个感兴趣区域(ROI)，并且被控制为产生由板部覆盖的第二不穿透或部分穿透区域。27.根据权利要求25所述的方法，其中，移动包括在垂直方向上移动至少一个板部。28.根据权利要求27所述的方法，其中，每一个板部都被连接到托架，托架可通过至少一个马达和传动系统沿轨道移动。29.根据权利要求28所述的方法，其中，至少一个马达包括单个马达，并且其中，每一个板部都通过耦合器被连接到邻接的板部。30.根据权利要求28所述的方法，其中，每一个板部都可通过各自的耦合器被邻接的板部移动。31.根据权利要求28所述的方法，其中，至少一个马达包括被构造为在垂直方向上移动板部的两个马达。32.根据权利要求25所述的方法，其中，板部的边缘具有从由直线形、直角边形、V形、弧形、阶梯楔形、锥形和这些形状的组合组成的组中选择的外形。33.根据权利要求10所述的系统，其中，用于确定至少一个ROI的装置包括图形用户界面(⑶I)。34.根据权利要求33所述的系统，其中，GUI包括用于显示检测到的图像的装置以及用于确定至少一个ROI的尺寸、位置和定向的装置。35.根据权利要求34所述的系统，其中，用于确定至少一个ROI的尺寸、位置和定向的装置包括滑块。36.根据权利要求34所述的系统，其中，用于确定至少一个ROI的尺寸、位置和定向的装置包括绘图工具，绘图工具被构造为标记围绕至少一个ROI的封闭的形状。37.根据权利要求25所述的方法，其中，多帧成像系统进一步包括用于确定至少一个ROI的图形用户界面(GUI)。38.根据权利要求37所述的方法，其进一步包括使用GUI显示检测到的图像且确定至少一个ROI的尺寸、位置和定向的步骤。39.根据权利要求38所述的方法，其中，确定至少一个ROI的尺寸、位置和定向包括移动滑块。40.根据权利要求38所述的方法，其中，确定至少一个ROI的尺寸、位置和定向包括绘制围绕至少一个ROI的封闭形状。41.一种多帧成像系统，其包括: 辐射源； 检测器，其具有输入区域； 显示屏，其被构造为显示检测到的图像； 装置，其用于确定所显示的图像上的物体的至少一个感兴趣区域(ROI); 第一准直器； 第二准直器，其被安装于第一准直器和物体之间； 辐射控制器，其被构造为控制辐射源；以及 第二准直器控制器。42.根据权利要求41所述的系统，其中，辐射源包括X射线源。43.根据权利要求41所述的系统，其中，显示屏被构造为显示通过第一准直器和第二准直器中的至少一个获得的检测到的图像。44.根据权利要求41所述的系统，其进一步包括连接装置，连接装置被构造为使第一准直器与第二准直器连接。45.根据权利要求44所述的系统，其中，连接装置包括机械连接件，机械连接件被连接至IJC型臂、原始准直器盖部、辐射管盖部、C型臂柜和具有被安装在地板上的轮子的板部的其中一个。46.根据权利要求41所述的系统，其进一步包括机械臂，机械臂被构造为驱动第二准直器。47.根据权利要求46所述的系统，其中，机械臂通过传感器引导，传感器被构造为确保第二准直器与第一准直器协调地安装。48.根据权利要求46所述的系统，其进一步包括第一准直器控制器和机械臂控制器。49.根据权利要求48所述的系统，其中，第一准直器控制器与机械臂控制器连接，并且被构造为引导机械臂。50.据权利要求41所述的系统，其中，用于确定的装置包括操纵杆、键盘和触摸屏中的一个。51.据权利要求9所述的系统，其进一步包括旋转马达，旋转马达被构造为使得板部在与检测器输入表面平面大致平行的平面中旋转。
【文档编号】G01K5/04GK106030264SQ201480067717
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2014年10月28日
【发明人】阿隆·格斯, 利龙·梅尔曼, 尼尔·埃登, 吉拉德·纳韦-弗罗斯特
【申请人】控制辐射系统有限公司