用于移动射线照相系统的管对准功能的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种成像系统、相关的方法、计算机程序单元以及计算机可读介质。
【背景技术】
[0002] 重症监护病房或A&E(急诊)部门的医务人员已经开始越来越依赖于用于灵活的射 线照相的移动X射线成像器。移动X射线成像器甚至在棘手的、不利的条件下提供X射线图像 的采集，或者能够在不同的位置上使用。换言之，成像器不是如更传统的成像系统那样永久 地安装在特定的X射线检查室或位置中。用于移动X射线成像器的另一种使用场景是例如在 护理家庭中。已长时间卧床的老年患者有时需要每天拍摄胸部X射线，以监测可能导致肺炎 的在其肺部中可能积聚的水。
[0003] 然而，已经注意到，有时这种移动成像器在图像质量和/或招致的辐射剂量方面不 能达到期望值。
[0004] 在申请人的W02008/023301中描述了一种移动X射线成像器。
【发明内容】
[0005] 因此可能需要备选的X射线系统来解决至少以上提到的缺陷。
[0006] 本发明的目的通过独立权利要求的主题来解决，其中，其他实施例并入从属权利 要求中。应当注意，以下描述的本发明的各方面同样适用于相关的方法、计算机程序单元和 计算机可读介质。
[0007] 根据本发明的第一方面，提供一种成像系统，包括：
[0008] 成像装置，其具有X射线源和用于接收能所述源可发出的X射线辐射的探测器(在 本文中称为"管-探测器(子)系统"），所述X射线源相对于所述探测器可移动，或者所述探测 器相对于所述X射线源可移动；
[0009] 发射器，其用于发射无线电信号；
[0010]反射器，其被配置为反射所述无线电信号；
[0011]接收器，其用于接收所述经反射的无线电信号；
[0012]换能器，其可操作地将接收到的无线电信号转换为位置校正信息，所述位置校正 信息适合于引导所述X射线源的运动或所述探测器的运动，从而实现X射线源（"管"）和探测 器的空间配置，其中，所述X射线源和所述探测器是对准的和/或处于距彼此的预定义距离 处。
[0013] 换言之，如本文中所提出的，所述成像系统（"成像器"）配备有"信标"导航子系统 来帮助用户调整管-探测器系统的空间配置。所述导航子系统可以被装配为对现有成像装 置(特别是移动X射线成像装置)的附加部件或者在探测器为便携式的情况下是其他永久安 装的部件，因此在管和X射线源之间不存在刚性机械连接，换言之，相互空间配置不是事先 已知的。
[0014] 由换能器生成的位置校正信息是这样的，即，其测量或指示与管-探测器系统的所 期望的目标空间配置的空间"偏差"。根据所期望的细节级别（level of detail)，所述位置 校正信息仅指出需要校正，即，当前管/探测器系统不具有所期望的空间配置。这种信息能 够由用户手动使用或者能被馈入控制设备，以"试错"方式改变当前配置，从而移动管或探 测器朝向所期望的空间配置。在下一细节级别上，位置校正信息也指示取向/方向，在所述 取向/方向中，探测器需要被旋转或移位，以更接近于所期望的空间配置来移动。最后，在又 一个更高的细节级别上，所述位置校正信息不仅指示取向/方向，而且还指示管或探测器需 要被移位或旋转以实现所期望的空间配置的量。关于所述位置配置信息的所期望的细节级 别由所使用的发射器/接收器和或反射器的数量来限定。在本文中设想，即使所述系统配备 为提供关于所述位置校正信息的较高的细节级别，这种系统仍然能够被调整为仅提供位置 校正信息的较低的级别。
[0015] 由于本文所提出的系统是在无线电波上操作而不是在可见光上操作，在所述探测 器和所述管之间不存在所需的视线，从而解决了之前所指示的、特别是在移动X射线系统应 用中的问题，由于患者身体或物体的光学吸收(optical occlusion)，所述探测器通常是不 可见的。精确的定位和对准(旋转和/或居中）能够被实现。这转化为a)由于未对准引起的较 少的栅格伪影(如果防散射栅格与探测器一起使用），b)较高的图像质量，以及因此，整体上 转化为c)由于较少的重拍而改善的临床工作流程。例如，正确的对准将有助于使由防散射 栅格的引起的阴影投影的量最小化。当准直器被用于准直X射线射束时，精确的管-探测器 系统对准也可以是有益的，因为这种准直器通常被定位在所述管内。在本文中设想用于无 线电波信号的频率在kHz -MHz的范围内。特别是对于医疗应用，所述频率范围在几百kHz范 围内或在诸如1或2MHz或在1或2MHz之间的低的MHz范围内。在非医疗X射线应用中，可以使 用在较高MHz范围内的较高频率(例如，行李筛查或无损工业材料测试等）。
[0016] 本上下文中的"对准"意味着，当成像装置在操作中时，X射线射束的中心射束在探 测器的图像平面的中心点上正交入射到所述图像平面上。在一些实施例中，还存在旋转对 准来对准（围绕垂直于探测器平面的轴线)探测器或管。
[0017] 在一个实施例中，所述预定义距离是用于所打算的图像采集的所需的源-探测器 距离(SID)，这通常是已知的并且是探测器类型的函数，并且特别是与所述探测器一起使用 的防散射栅格的类型的函数。
[0018] 在一个实施例中，所述反射器是被动的。在本上下文中，"被动"意味着所述反射器 不具有自主的或独立的"板上"电源（除了一个或多个电容器），如用于计量目的的电池、清 除剂等。此外，在一个实施例中，除了被反射离开的信号，没有板上IC"芯片"来生成数据。具 体地，在一些实施例中，这意味着，为了计量目的，不存在从所述反射器向所述反射器的外 部运行的数据连接(信号线缆等）。在所述反射器中不发生自主信号的生成，而是接收到的 功率或信号仅仅被反射走。在一个实施例中，在所述反射器中没有存储元件。在使用多个反 射器的一个实施例中，存在所设想的实施例，其中，不是所有的反射器是被动的，而是存在 一个或多个是更主动的。在优选实施例中，所有的反射器事实上都是被动的。使用被动的 (甚至是一次性的)反射器提供一种用于所述管-探测器调整挑战的具有成本效益的解决方 案。然而，在一些实施例中，所述反射器可以是主动的。
[0019] 在一个实施例中，发射器和接收器不是空间上分立的部件，而是被组合为收发器， 或者被布置在共同的壳体内或在共同的电路板上，等等。
[0020]根据一个实施例，所述反射器和/或所述探测器能够随着所述X射线源和/或所述 探测器的运动而移动。在一个实施例中，调整管探测器系统的空间配置包括改变管的距离 和或相对于探测器的辐射敏感表面对准。所述探测器的位置和取向在一些使用场景下被固 定，尽管可能不总是如此，在某些情况下，探测器的位置和对准被相对于所述管被调整，并 且管在调整期间被固定。然而，在一些实施例中，管和探测器二者都是可移动的，以实现调 整空间配置。
[0021 ]在一个实施例中，所述收发器和/或发射器和/或接收器被布置在所述X射线管上， 而所述一个或多个反射器被布置在所述探测器上。然而，本文中也设想相反的布置，即，所 述反射器被布置在所述管上，并且所述收发器和/或发射器和/或接收器被布置在所述探测 器上。"被布置在所述X射线源上"意味着被布置在X射线源组件处，例如通过集成在X射线管 壳体中或者通过放置在所述壳体上。然而，在一些实施例中，至少发射器或接收器被不同地 (即远离X射线源)被放置在成像器主体上的其他地方，以便具有与所述X射线源的限定的空 间位置关系。在一个实施例中甚至设想，收发器和/或发射器和/或接收器远离所述成像器 主体放置并被安装在房间内的已知位置处。导航系统能够随后在"配准"所述成像器与本地 收发器和/或本地发射器和/或本地接收器之后使用，所述本地收发器和/或本地发射器和/ 或本地接收器在试图调整管-探测器配置之前被预先安装在所述房间内。一组收发器和/或 发射器和/或接收器随后能够通过共享收发器和/或发射器和/或接收器被用于不同的成像 器。在该实施例中的配准意味着在固定的收发器和/或发射器和/或接收器之间的相对位 置/距离/取向被配准，并且相应的偏移被应用至所述位置校正信息，以便考虑到该距离。 [0022]根据一个实施例，
[0023] i)所述发射器被调谐和/或
[0024] ii)所述反射器和所述接收器和/或所述反射器和所述发射器以这样一种方式在 空间中被相互取向和/或相对于彼此处于这样的距离上，使得：
[0025] 当所述X射线源和所述探测器被对准和/或处于预定义距离时，所述无线电信号不 再由所述反射器(RFL)反射和/或不再在所述接收器(RX)上被接收。
[0026]在本实施例中，由换能器生成的位置校正信息适合于引导X射线源或探测器运动， 从而实现经反射的无线电（如在接收器或收发器上接收到的）信号的信号强度降低至基本 上为零。此导航概念可以被称为"盲区（dead zone)"或"空响应(null response)"寻求概 念。在本实施例中所使用的反射器响应的缺少（即，所述"空响应"）是由于i)反射器与接收 器和/或发射器(或者，当被组合时的收发器）的相互正交引起的，或者ii)是由于发射器电 流和/或发射器和/或接收器和/或收发器的物理空间布置的调谐引起的。
[0027]关于ii)，由于正交，当管-探测器系统假设空间目标配置时，发射器中的电流能够 不再诱发反射器中的响应，从而使响应信号强度下降至基本为零或低于灵敏度阈值。
[0028] 关于i)，调谐引起发射器/接收器/收发器的磁通量图案中的"盲区"的形成。所述 盲区是轨迹（loci)(空间中的点、平面或线），其中，存在所引起的基本为零的磁通量，或者 磁通量在反射器放置的敏感方向中至少为零。
[0029] 换言之，当成像器的源-探测器系统被对准和/或X射线源和探测器以所需要的距 离分开时，在接收器处存在来自反射器的空响应。又换言之，导航子系统允许寻求空响应， 以找到目标空间配置。空区或空响应能够通过物理移动（至少部分)收发器(或者分开布置 时的接收器或发射器)或反射器而被找出来。对于所述物理运动，备选地或额外地，空区或 空响应能够通过将盲区本身"电移位"而被找出来，所述电移位是通过改变馈入收发器或发 射器的电流的振幅和相位组合来调谐（即，激励)发射器/收发机而完成的。这种盲区位置的 "电"移位允许在更宽的区域内搜索反射器的存在。发射器/接收器被这样调谐，即一旦呈现 了X射线源的探测器的目标(空间）配置，基本上没有反射信号被接收器拾取(pick up)。换 言之，经计算的位置校正信息提供"引导柱"来朝向目标空间配置引导源-探测器系统。
[0030] 这种盲区实施例允许在没有具体的非零的信号强度的测量的情况下调整管探测 器系统。空响应寻求(seeker)和/或盲区概念允许使用相对低的频率(这对于医疗应用是期 望的），还能够分别解析几度范围及毫米范围内的对准(即，旋转和/或居中）和距离。
[0031] 在一个实施例中，"盲区"或"空响应寻求"实施例通过策略性地首先在设置期间以 这样一种空间方式相对于一个或多个反射器放置发射器/接收器/收发器来实现，即，接收 器与反射器之间的相互取向是在管-探测器系统的所期望的空间配置中精确地正交。也可 能在不是基于盲区或"正交寻求"导航原理的其他实施例中需要关于接收器/反射器放置的 这种类型的初始设置。
[0032] 根据一个实施例，所述位置校正信息通过换能器以数据流来提供(在一个实施例 中"实时"地），以更新所述位置校正信息，同时，所述X射线源或探测器自动地或者由用户手 动地移动。
[0033] 根据一个实施例，所述成像系统还包括：i)致动器，其用于实现所述X射线源或探 测器的运动；以及ii)控制器，其用于控制所述致动器的操作，并且控制所述X射线源或探测 器的运动，其中，所述控制器响应于并根据所述位置校正信息来操作，以获得所期望的空间 配置。本实施例允许在寻求出所期望的空间配置时自动地改变管和探测器位置/取向。控制 器是闭环的或者是"前馈"（开环）的，以移动X射线源或