专利名称：包含多重部分扫描的精确体积成像的制作方法
技术领域：
本发明大致涉及可以用于体积成像的带C臂(C-arm)的x射线 成像系统。更具体地说，本发明涉及用于体积重建的扫描方法和运 算法则。 、背景技术数字x射线系统包括C臂式体积成像系统。这些C臂式成像系 统具有在C臂末端互相对应180度的辐射源和探测器。C臂本身能 够沿患者的轴(z-轴)平移(或可以平移患者平台)并能够沿那个轴 转动。这些C臂成像系统的x射线辐射源可以建模为投射锥形x射 线射线穿过将由具有区域的探测器^1测的患者体积。这些C臂成像系统已经用来生成患者体内体积的三维重建。这 样的C臂式成像系统通常依赖在180度加在单独平面内的锥形角的 角间隔上的部分环形扫描(circle scan)。通常这个角间隔范围可扩大到 200度。这样的轨迹能严格地在由辐射源与探测器中心间连线转动形 成的中间平面中再现半径为r的圆盘。然而中间平面外的体积仅提供 用于近似的重建的足够信息。为了在患者体内提供精确的任意的体积的重建，完整的辐射源 轨迹是必须的。独特的完整的辐射源轨迹作为"摆动"在图1中可 见。各种不同的其它辐射源轨迹已被结合起来提供合成体，其是完 整的辐射源轨迹并且在本领域内所熟知。例子包4舌圆与线，两个正 交圆，圆与弧，和许多其它的在许多不同维内移动辐射源所包围的 轨迹。 一旦在完整的辐射源轨迹之上获得投影，则可以如本领域内 所熟知地那样应用适当的光束重建运算法则。然而，要用当前的c臂成像系统实现以上的完整的辐射源轨迹是不切实际的。此外最好辐射源是以恒定的速度移动。这能避免在 实现重建运算法则中相当大的复杂性。因此，在本领域依然需要有可以用当前的C臂式x射线成像系统实际实现的完整的辐射源轨迹。 发明内容用于用C臂式数字x射线成像系统执行精确体积成像的方法通 过移动辐射源穿过形成完整的辐射源轨迹的两个部分环形扫描。当 在等于相对于患者的长轴的锥形角的角度处为第二次扫描重置由C 臂形成的平面时，部分环形扫描形成完整的辐射源轨迹。
^ot匕处下方给出的详细描述和从仅为"^兌明而给出的附图中，本 发明将被更充分地理解，并不仅限于本发明，其中 图l是摆动的完整辐射源轨迹的曲线图； 图2是当结合两个辐射源轨迹时形成的完整的辐射源轨迹的曲线图；图3是形成坐标系和角的患者图；图4是由辐射源和探测器形成的坐标系图；图5(a)-5(d)是在C臂式成像系统执行第一次扫描的时间里的连 续视图；图6(a)-6(d)是在C臂式成像系统执行第二次扫描的时间里的连 续视图。
具体实施方式
依照本发明，提供了用于为获得扫描区域视图的精确重建提供 完整的辐射源轨迹的方法。见图2。本质上，第一个部分环形扫描应 用于辐射源轨迹21,于是C臂平面以某角度相对z-轴旋转。然后执 行第二个部分环形扫描22。这些可共同建立起完整的辐射源轨迹。这样完整的辐射源轨迹能够用当前的c臂系统完善并建立辐射源速度。由两个部分的(或短的)环形扫描所形成的平面之间的夹角是p。从辐射源发出的包括在或部分包括在患者内的体积r的锥形角是角 卩，。依照本发明，(3=(3e。ne。图3相对于患者身体31限定了 x， y， z坐标和a角。图4限定 了角卩，其中x， y, z和x', y'， z'代表两个由卩角的旋转而产生的坐 标系。依照本发明，辐射源旋转的角a应当形成部分环形。更详细地讲，为了获取精确的重建(X应当在180度+卩e。M处终止。然而，要注 意对小于这个值的旋转的扫描如果在相对于Z-轴的卩，6角处重复执行，甚至比不在一定角处进行第二次扫描的完全旋转a提供更加完 整的重建。更加精确地，见图4 ,我们可以限定辐射源轨迹为 = —Dcos(oOcos(")^ -DsinOar)^ +Z)cos(")sin(")5z其中D是到辐射源的距离。以上已经假定患者身体的Z轴的角初始为零。然而，针对更普 遍的情况，只要由两个部分环形扫描形成的两个平面之间的夹角是卩oone或更大的角，最初的起始位置可以改变。特别是在Pc，大的地方，初始扫描可能需要在角度为-U2处开始，第二次扫描在+U2处开始。在本发明的实施例中演示了一连串连续的步骤。将c臂安置在起始位置，满足a-a幽和p=0°。在a从astart变为astart+180°+(3e。ne的区 域执行扫描。见图5。然后将卩设置成&。ne并将a重新设置成新的astart。 然后a再一次从cts加变为as加+180。+J3,。接下来可以应用标准的重 建运算法则。见图6。本发明是如此进行描述的，对那些本领域内技术人员来说显而 易见，在不脱离本发明精神和范围的前提下相同的情况可以以很多 方式变化。
权利要求
1. 一种用于应用C臂式数字x射线成像系统获得患者体内的体积的精确三维重建的方法，该C臂一端具有x射线辐射源，另一端具有x射线探测器，该方法包括以下步骤为待被重建的体积限定锥形角；通过辐射源，C臂和探测器限定平面；定位C臂使得该平面能与患者的长轴正交；执行其中辐射源旋转180度加锥形角值的部分环形扫描；重新定位C臂使得该平面形成的角等于相对于长轴的锥形角；并且计算该重建的体积。
全文摘要
用于用C臂式数字x射线成像系统通过移动辐射源穿过形成完整辐射源轨迹的两个部分环形扫描执行精确体积成像的方法。当在等于相对于患者的长轴的锥形角的角度处为第二次扫描重置由C臂形成的平面时，部分环形扫描形成完整的辐射源轨迹。
文档编号A61B6/03GK101252885SQ200580009438
公开日2008年8月27日 申请日期2005年3月30日 优先权日2004年3月30日
发明者K·拉马穆尔蒂, N·K·施特洛贝尔 申请人:美国西门子医疗解决公司;约翰·霍普金斯大学