图像获取优化的系统和方法

图像获取优化的系统和方法
【专利摘要】提供了一种图像获取优化的系统和方法。该系统可以包括完全环形地包围对象的至少一部分的托台，同时信源设置在该托台内并且可相对于该托台移动。该信源可以对信号做出响应以输出至少一个脉冲。该系统可以包括设置在该托台内并且可相对于该托台移动以检测由该信源发出的脉冲的检测器。该系统还可以包括基于所检测的脉冲来设置检测器数据的检测器控制模块和设置用于该信源的信号并且接收该检测器数据的图像获取控制模块。该图像获取控制模块可以基于该检测器数据来重构图像数据。该信号可以包括用于该信源输出单个脉冲或者两个脉冲的信号。
【专利说明】
图像获取优化的系统和方法
[00011 本申请是国际申请日为2012年1月25日、国际申请号为PCT/US2012/022542、国家 申请号为201280010678.7、发明名称为"图像获取优化"的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本公开涉及对对象进行成像，并且尤其涉及用于成像装置的优化图像获取流程。
【背景技术】
[0003] 本节提供未必是现有技术的与本公开有关的背景信息。
[0004] 诸如患者等对象可以选择或者被要求经历外科手术流程来修正或者增加对该患 者的剖析。剖析的增加可以包括各种流程，诸如骨的移动或者增加、可植入装置的插入或者 其它合适的流程。外科医生可以利用该患者的图像来在该对象上执行该流程，该患者的图 像可以利用诸如磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)系统、计算机断层扫描 (computed tomography，CT)系统、焚光透视法（例如C形臂成像系统）或者其它合适的成像 系统等成像系统来获取。
[0005] 患者的图像可以在执行包括设计该流程和执行该流程的流程中辅助外科医生。外 科医生可以选择该患者的二维图像或者三维图像表示。该图像可以通过在执行流程时使外 科医生在不除去覆盖的组织(包括真皮和肌肉组织）的情形下查看患者的剖析来在执行具 有更少侵入的技术的流程中辅助外科医生。

【发明内容】

[0006] 本部分提供本公开的总体概要，并且不是它的全部范围或者它的全部特征的全面 公开。
[0007] 根据各个实施例，提供一种利用成像系统来获取对象的图像数据的系统。该系统 可以包括完全环状地包围该对象的至少一部分的托台，该系统还可以包括设置在托台内并 且可相对于该托台移动的信源。该信源可以对信号做出响应以输出至少一个脉冲。该系统 可以包括设置在托台内并且可相对于该托台和信源移动的检测器，以检测由该信源发出的 至少一个脉冲。该系统还可以包括基于所检测的至少一个脉冲来设置检测器数据的检测器 控制模块和设置用于该信源的信号并且接收该检测器数据的图像获取控制模块。图像获取 控制模块可以操作成基于检测器数据来重构图像数据。该信号可以包括用于该信源输出单 脉冲的信号或者用于该信源输出两个脉冲的信号。
[0008] 还提供一种利用成像系统来获取对象的图像数据的方法。该方法可以包括将托台 设置为完全环状地包围该对象的至少一部分，并且将信源和检测器设置在托台内并且可相 对于该托台移动。该方法还可以包括接收提供用于该信源的输出请求的至少一个用户输 入，并且基于该用户输入来确定用于该信源的输出类型。该方法可以包括利用该信源来输 出一个脉冲或者利用该信源来大体上同时地输出两个脉冲，并且利用检测器来接收该一个 脉冲或者两个脉冲。该方法还可以包括基于通过检测器接收的该一个脉冲或者两个脉冲来 重构对象的图像。
[0009] 还提供一种利用成像系统来获取对象的图像数据的方法。该方法可以包括将托台 设置为完全环状地包围该对象的至少一部分，并且将信源和检测器设置在托台内并且可相 对于该托台移动。该方法可以包括利用该信源来输出具有第一脉冲率的第一脉冲，并且利 用该信源来大体上同时地输出具有第二脉冲率的第二脉冲，该第二脉冲率与第一脉冲率不 同。该方法可以包括利用该检测器来接收该第一脉冲和该第二脉冲，并且基于通过该检测 器接收的第一脉冲和第二脉冲来重构对象的图像。
[0010] 根据本文中提供的详细说明，其他可应用领域将变得明显。在本
【发明内容】
中的说 明和特定的示例仅仅为了说明而非意在限制本公开的范围。
【附图说明】
[0011] 本文中描述的附图的目的仅仅在于说明所选择的实施例和不是全部可能的实施， 并且不意味着限制本公开的范围。
[0012] 图1是手术室中的示例性成像系统的环境视图；
[0013] 图2是用于图1的成像系统的示例性计算系统的示意图；
[0014]图3是示出根据各个实施例的用于实施图像获取控制模块的系统的简化框图；
[0015] 图4是示出通过图3的图像获取控制模块执行的示例性控制系统的数据流框图；
[0016] 图5是示出通过图像获取控制模块执行的方法的流程图；
[0017] 图6是在图5的流程图的A处的延续；
[0018]图7是在图5的流程图的B处的延续；
[0019] 图8是在图5的流程图的C处的延续；以及
[0020] 图9是用于图1的成像系统的双能量输出的示意性时序图。
【具体实施方式】
[0021] 以下说明实际上仅仅是示例性的。要理解的是，在该附图各处，对应的附图标记表 示相同或者对应的部件和特征。如上所指出，本教示目的在于提供诸如由在美国科罗拉多 州路易维尔市(Louisvilie ,CO,USA)具有营业所的美敦力导引（Medtronic Navigation)公 司所销售的O-Arm?成像系统等成像装置的优化图像获取。然而，应当注意的是，本教示 可以适用于诸如c形臂成像装置等任何合适的成像装置。此外，正如本文中所使用的，术语" 模块"可以指的是可以由以下器件访问的计算机可读介质：计算装置、专用集成电路 (application specific integrated circuit,ASIC)、电子电路、执行一个或更多个软件 或者固件程序的处理器(共享、专用或者组合)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述的 功能的其它合适的软件、固件程序或者部件。此外，应当注意的是，在本文中提供的千伏的 脉冲率和毫秒的宽度的这些值仅仅是示例性，因为脉冲率和宽度可以基于特定患者和临床 情形(诸如在儿科患者的情况下)来变化。
[0022] 参考图1，在手术室或者手术间10中，诸如用户12等用户可以在患者14上执行流 程。在执行该流程中，用户12可以使用成像系统16来获取用于执行流程的、患者14的图像数 据。所获取的患者14的图像数据可以具有利用X射线成像系统（包括在本文中所公开的那 些)所获取的二维（2D)投影。然而，要理解的是，也正如本文中所公开的，还可以生成体积模 型的二维正向投影。
[0023]在一个示例中，可以利用所获取的图像数据来生成模型。也正如本文中进一步讨 论的，该模型可以是利用包括代数迭代法的各种技术基于所获取的图像数据而生成的三维 (3D)体积模型。正如本文中更详细地讨论的，所显示的图像数据18可以显示在显示装置20 上，并且另外可以显示在与成像计算机系统32关联的显示装置32a上。所显示的图像数据18 可以是2D图像、3D图像或者时间变化的四维图像。所显示的图像数据18还可以包括所获取 的图像数据、所产生的图像数据、这两者或者两种类型的图像数据的合并。
[0024]要理解的是，所获取的患者14的图像数据例如可以利用X射线成像系统作为2D投 影来获取。然后，该2D投影可以被用于重构患者14的3D体积图像数据。此外，从3D体积图像 数据可以产生理论或者正向2D投影。因此，要理解的是，图像数据可以是2D投影或者3D体积 模型中的一个或者两者。
[0025]显示装置20可以是计算系统22的一部分。计算系统22可以包括各种计算机可读介 质。计算机可读介质可以是可以由计算系统22访问的任何可获得的介质并且可以包括易失 性和非易失性介质两者以及可移动和不可移动介质。作为示例而不是限制，计算机可读介 质可以包括计算机存储介质和通信介质。存储介质包括但不限于RAM、R0M、EEPR0M、闪速存 储器或者其它存储技术、CD-ROM、数字通用盘(digital versatile disks，DVD)或者其它光 盘存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器或者其它磁存储装置、或者能够用于存储计算机可读 指令、软件、数据结构、程序模块以及其它数据并且可以由计算系统22访问的任何其它介 质。计算机可读介质可以直接地或者通过诸如因特网等网络来访问。
[0026]在一个示例中，计算系统22可以包括诸如键盘等输入装置24和可以与计算系统22 合并的一个或更多个处理器26(-个或更多个处理器可以包括多个处理核处理器、微处理 器等）。输入装置24可以包括使用户能够与计算系统22交互的任何合适的装置，诸如触摸 板、触摸笔、触摸屏、键盘、鼠标、操纵杆、轨迹球、无线鼠标或者它们的组合。此外，虽然在本 文中将计算系统22描述和示出为包括与显示装置20分离的输入装置24,但是计算系统22可 以包括触摸板或者平板计算装置，并且进一步地，计算系统22可以集成在与成像系统16关 联的成像计算系统32内或者是图像计算系统32的一部分。
[0027]为了数据通信，连接28可以设置在计算系统22和显示装置20之间，以允许驱动显 示装置20来示出图像数据18。
[0028] 成像系统16可以包括由在Louisvi lie ,CO，U SA具有营业场所的Medtroni c Navigation公司销售的〇-A.rm?成像系统。在2009年5月13号提交的名称为〃System And Method For Automatic Registration Between An Image And A Subject(用于在图像和 对象之间自动配准的系统和方法)〃的美国专利申请No. 12/465，206中也描述了在所选择的 流程期间使用的、包括O-Arm?成像系统或者其它合适成像系统的成像系统16,上述申 请通过引用合并于此。在美国专利N〇.7，188,998、7，108,421、7，106,825、7,001，045以及6， 940,941中可以找到关于0形臂成像系统或者其它合适成像系统的其他的描述，上述专利中 的每一个通过引用合并于此。
[0029] O-Arm?成像系统16可以包括具有成像计算系统32的可移动推车30以及布置 有信源单元36和检测器38的成像托台34。参考图2,提供了示出成像计算系统32的示例性实 施例的框图，结合本公开的教示可以使用其中的一些或者所有部件。成像计算系统32可以 包括各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是可以由计算机系统32访问的任何可获得 的介质并且可以包括易失性和非易失性介质两者以及可移动和不可移动介质。作为示例而 不是限制，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。存储介质包括但不限于 RAM、ROM、EEPROM、闪速存储器或者其它存储技术、CD-ROM、数字通用盘(digital versatile disks，DVD)或者其它光盘存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器或者其它磁存储装置、或者能 够用于存储计算机可读指令、软件、数据结构、程序模块以及其它数据并且可以由成像计算 系统32访问的任何其它介质。计算机可读介质可以直接地或者通过诸如因特网等网络来访 问。
[0030] 在一个示例中，成像计算系统32包括显示装置32a和系统单元32b。如图所示，显示 装置32a可以包括计算机视屏或者监视器。成像计算系统32还可以包括至少一个输入装置 32c。如分解视图的100处所示，系统单元32b包括处理器102以及可以包括软件106和数据 108的存储器104。
[0031]在这个示例中，至少一个输入装置32c包括键盘。然而，应该理解的是，至少一个用 户输入装置32c可以包括使用户能够与成像计算系统32交互的任何合适的装置，诸如触摸 板、触摸笔、触摸屏、键盘、鼠标、操纵杆、轨迹球、无线鼠标或者它们的组合。此外，虽然在本 文中将成像计算系统32描述并且示出为包括具有显示装置32a的系统单元32b，但是成像计 算系统32可以包括触摸板或者平板计算装置。
[0032]正如关于图3-9所讨论的，成像计算系统32可以通过可以存储在存储器104中并且 可以由处理器102访问的图像获取控制模块110来控制信源36和检测器38,以优化图像数据 获取。为了数据通信，可以在处理器102和显示装置32a之间提供连接，以允许驱动显示装置 32a来示出图像数据18。
[0033]参考图1，正如本文中进一步讨论的，可移动手推车30可以从一个手术室或者房间 移动到另一个手术室或者房间并且托台34相对于可移动手推车30可以移动。这允许成像系 统16是可移动的，从而允许它在多个场所中并且多个流程中使用而不需要资金支出或者固 定成像系统的专用空间。
[0034]信源单元36可以发出穿过要被检测器38检测的患者14的X射线。正如本领域技术 人员所理解的，由信源36发出的X射线能够以圆锥体发出和被检测器38检测。信源36/检测 器38在托台34内大致地在径向上相对置。检测器38可以在托台34内以大致沿着箭头方向39 的围绕患者14的360°运动来旋转地移动，同时信源36仍然与检测器38大致成180°并且与检 测器38相对。此外，托台34可以相对于可放置在患者支座或者工作台15上的患者14,大致沿 着箭头方向40来等尺度地摇摆或者摆动(在本文中也称为等摇摆）。托台34还可以沿箭头42 所示的方向相对于患者14倾斜，相对于患者14和可移动手推车30沿着线44纵向地移动，可 以相对于可移动手推车30和与患者14横切地、大致沿着线46来上下移动，以及相对于患者 14大致沿着箭头48的方向垂直地移动，以允许相对于患者14将信源36/检测器38定位在任 何期望的位置。
[0035] O-Arm?成像系统16可以通过成像计算系统32精确地控制为相对于患者14移 动信源36/检测器38,以生成精确的患者14的图像数据。此外，成像系统16可以通过可包含 有线或者无线连接或者从成像系统16到处理器26的物理介质传输的连接50来与处理器26 连接。因此，利用成像系统16,所收集的图像数据还可以从成像计算系统32传输到计算系统 22以便导引、显示、重建等。
[0036]简要地说，根据各个实施例，成像系统16可以与无导引流程或者导引流程一起使 用。在导引流程中，包括光学定位器60和电磁定位器62中的一个或者两者的定位器可被用 于在相对于患者14的导引区域内生成场或者接收或者发送信号。相对于患者14的导引空间 或者导引区域可以与图像数据18配准，以使在导引区域内限定的导引空间与由图像数据18 限定的图像空间相配准。患者跟踪器或者动态参考坐标系64可以连接到患者14,以允许患 者14与图像数据18的动态配准和保持患者14与图像数据18的配准。
[0037] 然后设备66可以相对于患者14被跟踪，以允许进行导引流程。设备66可以包括光 学跟踪装置68和/或电磁跟踪装置70,以允许利用光学定位器60或者电磁定位器62中的一 个或者两者对设备66进行跟踪。设备66可以包括与导引接口装置74的通信线72,电磁定位 器62和/或光学定位器60也可以。分别利用该通信线74、78,则探头接口 74可以通过通信线 80来与处理器26通信。要理解的是，任何连接或者通信线28、50、76、78或者80可以是有线 的、无线的、物理介质传输或者移动或者任何其它合适的通信。然而，合适的通信系统可以 设有各自的定位器，以允许相对于患者14跟踪设备66,从而允许相对于图像数据18显示设 备66的跟踪位置，以便执行流程。
[0038]要理解的是，设备66可以是介入性设备和/或植入件。植入件可以包括心室或者血 管支架、脊椎植入件、神经支架等。设备66可以是诸如深层脑部或者神经刺激器、消融装置 或者其它合适的设备等介入性设备。跟踪设备66允许使用配准的图像数据18来观看设备66 相对于患者14的位置而不用直接观看在患者14内的设备66。
[0039]此外，成像系统16可以包括诸如利用各个光学定位器60或者电磁定位器62来跟踪 的光学跟踪装置82或者电磁跟踪装置84等跟踪装置。该跟踪装置可以直接地与信源36、检 测器38、托台34或者成像系统16的其它合适部分关联，以确定检测器38相对于所选择的参 考坐标系的场所或者位置。如图所示，跟踪装置82,84可以设置在托台34的外罩的外部上。 因此，成像系统16可以相对于患者14被跟踪，设备66也可以，以允许患者14相对于图像数据 18的初始配准、自动配准或者后续配准。在以上合并的美国专利申请No. 12/465，206中讨论 了配准和导引流程。
[0040] 此外，继续参考图1，手术室10可选地可包括通过皮肤电极附接到患者14并且与成 像计算系统32通信的选通装置或者心电图或者ECG112。呼吸作用和心脏运动可能使得心脏 结构相对于成像系统16移动。因此，图像可以基于由生理信号触发的按时选通基理来从成 像系统16获取。例如，ECG或者EGM信号可以从皮肤电极或者从包括在设备66上的感测电极 或者从分离的参考探头(未示出）来获取。这个信号的特性，诸如分别与心室或者心房的去 极化有关的R波峰或者P波峰，可以作为用于成像计算系统32的触发事件来使用，以驱动信 源36。正如本文中将更详细地讨论的，通过按时选通图像数据18的获取，图像数据18可以被 重构，以在特定的阶段中提供所关心的器官的3D视图。
[0041] 应当注意的是，在导引流程中，ECG 112还可以用于按时选通导引数据。在这点上， 该信号的特性，诸如分别与心室或者心房的去极化有关的R波峰或者P波峰，可以作为用于 驱动电磁定位器62中的线圈的触发事件来使用。在2002年11月19日提交的名称为〃 Navigation System for Cardiac therapies(用于心脏治疗的导引系统）〃的美国专利 No. 7,599,730中可以找到关于导引数据的按时选通的其他细节，该专利通过引用合并于 此。
[0042]参考图3,简化框图示意性地示出了根据各个实施例的用于实施图像获取控制模 块110的示例性系统114。在一个示例中，图像获取控制模块110可以由成像系统16的成像计 算系统32来实施。图像获取控制模块110可以从输入装置32c接收用户输入。要注意的是，虽 然显示器在本文中被示出和描述为包括显示装置32a，但是成像计算系统32可以将图像数 据18输出到显示装置20。
[0043]图像获取控制模块110可以将信源输出信号116发送到信源36。正如将讨论的，信 源输出信号116可以包括使信源36以特定的脉冲率和脉冲宽度输出或者发出至少一个或更 多个X射线脉冲118a. .. 118η的信号。
[0044]图像获取控制模块110还可以将移动信号120输出到信源36,以在托台34内移动信 源36的位置，并且图像获取控制模块110还可以将移动信号122输出到检测器38,以在托台 34内移动检测器38的位置。通常，信源36和检测器38可以在托台34内围绕患者14的纵轴14L 移动大约360°。检测器38和信源36相对于患者14的移动可以允许成像系统16在相对于对象 14的多个所选择的场所和方向中获取图像数据。
[0045]在这点上，由于在最佳移动中信源36/检测器38的位置围绕患者14移动，因此2D投 影图像数据可以通过信源36/检测器38围绕患者14以大体上环形或者360°方向移动来获 取。同样地，由于托台34的移动，信源36/检测器38决不需要以完全的圆形来移动，而是能够 以螺旋形来移动，或者关于或者相对于患者14的其它转动。同样地，该路径可以是基于包括 托台34和信源36/检测器38-起的成像系统16的移动而大体上是不对称的和/或非线性的。 换句话说，该路径不必是连续的，因为信源36/检测器38和托台34能够在跟随最佳路径时停 止、从它刚才过来的方向往后退(例如振荡）等。因此，信源36/检测器38从不需要围绕患者 14行进完整的360°，因为托台34可以倾斜或者移动并且信源36/检测器38可以在它已经通 过的方向上停止并且往后退。在2003年3月18日提交的名称为〃Systems and Methods for Imaging Large Field-of-View Objects(对较大视场物体进行成像的系统和方法）的美国 专利No. 7，108，421中可以找到关于信源36和检测器38的移动的进一步的细节，该专利通过 引用合并于此。
[0046]继续参考图3,脉冲118a. . .118η可以由检测器38接收。检测器38可以将关于所接 收的脉冲的信号120发送到图像获取控制模块110。基于从检测器38接收到的信号120,图像 获取控制模块110可以在显示装置32a或者显示装置20上生成图像数据18。
[0047]在这点上，图像获取控制模块110可以对患者14的关心区域的初始三维模型执行 自动重构。三维模型的重构能够以诸如利用用于优化的代数方法等任何合适方式来被执 行。正如本领域技术人员大致了解的，合适的代数方法包括期望最大化（Expectation maximization, EM)、有序子集 EM(0rdered Subsets EM, 0S-EM)、同步代数重建法 (Simultaneous Algebraic Reconstruction technique,SART)以及全变差最小化。基于2D 投影来执行3D体积重构的应用允许有效并且完全的体积重构。
[0048]通常，代数方法可以包括执行显示为图像数据18的患者14的重构的迭代处理。例 如，诸如基于〃理论〃患者的图册或者程式化模型或者由〃理论〃患者的图册或者程式化模型 所生成的那些的纯的或者理论的图像数据投影，可以被反复地改变直到理论投影图像与所 获取的患者14的2D投影图像数据匹配。然后，程式化模型可以适当地改变为所获取的被选 择患者14的2D投影图像数据的3D体积重构模型并且可以在诸如导引、诊断或者规划等外科 介入中使用。理论模型可以与理论图像数据相关联以构造理论模型。以这种方式，模型或者 图像数据18可以基于利用成像系统16所获取的患者14的图像数据来被创建。图像获取控制 模块110可以将图像数据18输出至显示装置32a或者显示装置20。
[0049] 参考图4,数据流框图示出了可以嵌入在图像获取控制模块110内的图像获取控制 系统的各个部件。图像获取控制模块110可以控制成像系统16来生成用于显示在显示装置 32a和/或显示装置20上的图像数据18。根据本公开的图像获取控制系统的各个实施例可以 包括嵌入在图像获取控制模块110内的许多子模块。所示出的子模块可以被合并和/或进一 步分割以类似地生成图像数据18。此外，图像获取控制模块110可以包括在处理器108上运 行的、以非瞬时、机器可读代码实现的一个或更多个软件模块。对系统的输入可以从输入装 置32c、输入装置24接收到，或者甚至从计算系统22或者成像计算系统32内的其它控制模块 (未示出）接收，和/或通过图像获取控制模块110的其它子模块（未示出）内来确定（未示 出）。
[0050] 继续参考图4,图像获取控制模块110可以包括图像控制模块130、信源控制模块 132以及检测器控制模块134。图像控制模块130可以接收用户输入数据136作为输入。用户 输入数据136可以包括从输入装置32c或者输入装置22接收到的输入。用户输入数据136可 以包括用于成像系统16执行特定类型的成像的请求。例如，用户输入数据136可以包括用于 成像系统16执行选通成像的请求。在另一个示例中，用户输入数据136可以包括用于成像系 统16执行双能量成像或者单能量成像的请求。基于用户输入数据136,图像控制模块130可 以为信源控制模块132设置信源数据138。信源数据138可以包括启动成像系统16的信号、使 成像系统16断电的信号、执行选通成像的信号、执行双能量成像的信号或者执行单能量成 像的信号。
[0051] 图像控制模块130还可以接收检测器数据140作为输入。检测器数据140可以包括 来自通过检测器38所接收的脉冲118a-118n的能量。基于检测器数据140,图像控制模块130 可以为信源控制模块132设置移动数据142并且为检测器控制模块134设置移动数据144。移 动数据142可以包括要被移动到托台34内的预定角度位置来获取患者14的附加的图像数据 的信源36的信号。移动数据144可以包括要相对于信源36移动到托台34内的预定角度位置 来获取患者14的附加的图像数据的检测器38的信号。图像控制模块130还可以基于检测器 数据140来输出图像数据18。图像数据18可以包括重构的患者的3D图像。
[0052]继续参考图4,信源控制模块132可以从图像控制模块130接收信源数据138和移动 数据142作为输入。基于移动数据142,信源36可以在托台34内移动到期望的位置。基于信源 数据138,信源36可以输出脉冲数据146。正如在本文中将更加详细地讨论的，脉冲数据146 可以包括至少一个X射线脉冲，并且在有些情况下可以包括多于一个的X射线脉冲。
[0053]检测器控制模块134可以接收移动数据144和检测器数据140作为输入。基于移动 数据144,检测器38可以在托台34内移动到相对于信源36的位置的期望位置。检测器控制模 块134可以为图像控制模块130来设置检测器数据140。
[0054]现在参考图5,流程图示出了通过图像获取控制模块110执行的示例性方法。应当 注意的是，在本文中关于图5-8所描述的流程图仅仅是示例性的，因为图像获取控制模块 110能够以任何期望或者用户请求的顺序来生成图像数据18。继续参考图5,在判定块200 中，该方法确定是否已经通过输入装置32c接收到启动请求信号。如果否，则该方法循环。否 则，该方法进行到判定块202。
[0055]在判定块202中，该方法确定是否已经指定成像系统16的信源36的能量输出类型。 如果已经指定用于信源36的输出类型，则该方法进行到判定块204。否则，该方法循环。在判 定块204中，该方法确定用于信源36的输出类型是否是选通图像获取。是否用于信源36的输 出类型是选通图像获取，则这方法进行到图6上的A。否则，这方法进行到判定块206。
[0056]在判定块206中，这方法确定用于信源36的输出类型是否是单能量输出。如果用于 信源36的输出是单能量成像输出，则该方法进行到图7上的B。否则、该方法进行到判定块 208。在判定块208中，这方法确定用于信源36的输出是否是双能量输出。如果用于信源38的 输出是双能量输出，则这方法进行到图8上的C。否则，这方法循环到判定块202。
[0057]参考图6,在块300中，该方法获取至少一个生理信号。然后，在判定块302中，该方 法确定触发事件是否已经出现。如果触发事件已经出现，则该方法进行到块304。否则，该方 法循环直到触发事件已经出现。在块304中，该方法以第一脉冲率输出第一脉冲118a。然后， 在块306中，该方法获取用于第一脉冲118a的检测器数据140。在判定块308中，该方法确定 另一个触发事件是否已经出现。如果另一个触发事件已经出现，则该方法进行到块310。否 贝IJ，该方法循环。
[0058]在块310中，该方法以可以具有不同的脉冲宽度和高度的第二脉冲率来输出第二 脉冲118b。第二脉冲率宽度和/或高度可以是大于、小于或等于第一脉冲率的宽度和/或高 度。例如，第二脉冲率可以具有第二千伏(kV)值，并且毫秒(ms)级的第二宽度值和第一脉冲 率可以具有第一千伏(kV)值和毫秒(ms)级的第一宽度值，它们可以相等或者可以不相等。 在一个示例中，第一千伏(kV)值可以是从大约IOOkV到大约120kV，诸如大约IlOkV;并且第 二千伏(kV)值可以是从大约70kV到大约90kV。第一宽度值可以是从大约5ms到大约15ms，例 如大约I Oms;并且第二电流值可以是从大约I Oms到大约20ms，例如大约15ms。
[0059]在块312中，该方法获取用于第二脉冲118b的检测器数据140。在块314中，该方法 移动信源36和检测器38。然后，在判定块316中，该方法确定是否已经为患者14获取足够的 图像数据。在这点上，该方法可以确定信源36/检测器38是否已经收集适当帧数的图像数据 以能够成功地3D重构所关心的区域。在一个示例中，即使信源36/检测器38不完全围绕患者 14周转或者行进360度，信源36/检测器38可以获取大约180到大约240个图像帧，这可以大 体上相当于收集360°值的图像数据。基于所收集的图像数据，图像获取控制模块110可以执 行关心区域的自动重构。在2010年10月20日提交的名称为〃Selected Image Acquisition technique to Optimize Patient Model Construction(优化患者模型构造的被选择图像 获取方法）"的美国专利申请No . 12/908，186中可以找到关于图像获取方法的进一步的信 息，并且该专利申请通过引用合并于此。
[0060]如果已经获取足够的用于重构的图像数据，则该方法进行到块318。否则，该方法 循环到判定块302。在块318中，该方法编译检测器数据140。在块320中，该方法利用3D重构 将检测器数据140重构为图像数据18。在块322中，该方法将图像数据18输出到显示装置 32a。在判定块324中，该方法确定是否已经通过输入装置32c接收到断电请求。如果已经接 收到断电请求，则该方法结束。否则，该方法进行到图5上的D。
[0061 ]参考图7，在块400中，该方法输出脉冲118。该脉冲118可以包括可以具有千伏(kV) 值的单脉冲能量，该千伏值可以是从大约80kV大约125kV，这个脉冲118的脉冲宽度可以从 大约5ms变动到大约15ms。因此，脉冲118可以具有可以被用来代替更大幅值的电流脉冲的、 电流幅值更小的更宽脉冲。
[0062]在块402中，该方法获取用于那个脉冲118的检测器数据140。在块404中，该方法移 动信源36和检测器38。在判定块406中，该方法确定是否已经为患者14获取足够的图像数 据。如果已经为患者14获取足够的图像数据，则该方法进行到块408。否则，该方法循环到块 400。在块408中，该方法编译检测器数据140。在块410中，该方法利用3D重构将检测器数据 140重构为图像数据18。在块412中，该方法将图像数据18输出到显示装置32a。在判定块414 中，该方法确定是否已经通过输入装置32c接收到断电请求。如果已经接收到断电请求，则 该方法结束。否则，该方法进行到图5上的D。
[0063]参考图8和9,在块500中，该方法以具有第一宽度和高度的第一脉冲率来输出第一 脉冲118a并且以具有第二宽度和高度的第二脉冲率来输出第二脉冲118b。第二脉冲率宽度 和/或高度可以是大于、小于或等于第一脉冲率宽度和/或高度。例如，参考图9,第一脉冲 118a可以具有第一千伏(kV)值550和毫秒(ms)级的第一宽度值554。第二脉冲118b可以具有 第二千伏(kV)值556和毫秒(ms)级的第二宽度值560。
[0064] 在一个示例中，第一千伏(kV)值550可以是从大约IOOkV到大约120kV，诸如IlOkV; 并且第二千伏(kV)值556可以是从大约70kV到大约90kV，诸如80KV。第一脉冲宽度554可以 从大约5ms变化到大约15ms，例如IOms ;而第二脉冲宽度560可以从大约IOms变化到大约 20ms，例如 15ms。
[0065]回到图8,在块502中，该方法可以获取用于第一脉冲118a和第二脉冲118b的检测 器数据140。在块504中，该方法可以将信源36和检测器38移动预定量。在判定块506中，该方 法可以确定是否已经为患者14获取足够的图像数据。在这点上，正如关于图6讨论的，该方 法可以确定信源36/检测器38是否已经收集适当帧数的图像数据以能够成功地3D重构关心 区域。
[0066]如果已经为患者14获取足够的图像数据，则该方法进行到块508。否则，该方法进 行到块510。在块510中，该方法在循环到块500前等待预定的时间段以便余辉退却。
[0067]在这点上，由信源36发出的每个脉冲118在脉冲118已经发出后使检测器38发光一 段时间（"余辉(afterglow)")。在第一脉冲118a和第二脉冲118b具有相同的脉冲率(在相同 的一段时间内具有相同的千伏和相同的毫安)的情形下，则与每个脉冲118a、118b关联的余 辉是大致相同的，除了第一脉冲118a。因为余辉对于每个图像是相同的，余辉的影响可以在 处理时从图像数据18除去，从而产生大体上不失真的图像数据18。然而，在第一脉冲118a和 第二脉冲118b具有不同的脉冲率的情形下，与每个脉冲关联的余辉可以改变，并且因此余 辉的影响不能轻易地从图像数据18除去。因此，通过在发出另一个第一脉冲118a和第二脉 冲118b前等待预定的一段时间，检测器38可以停止发光，从而实质上降低全部的余辉的影 响。简要地参考图9,利用附图标记562来不出发射另一个第一脉冲118a和第二脉冲118b之 间的预定的时间段。
[0068]回到图8,在块508中，该方法可以编译检测器数据140。在块512中，该方法可以利 用3D重构将检测器数据140重构为图像数据18。在块514中，该方法可以将图像数据18输出 到显示装置32a。在判定块516中，该方法可以确定是否已经通过输入装置32c接收到断电请 求。如果已经接收到断电请求，则该方法结束。否则，该方法进行到图5上的D。
[0069] 因此，图像获取控制模块110可被用于通过成像系统16来优化图像数据18的获取。 此外，通过使用户能够在选通图像获取、来自信源36的单个能量输出和双能量输出之间进 行选择，图像获取可以适合于特定的患者14。特别地关于选通图像获取，为特定的生理事件 选通图像获取的性能可以使用户能够在特定的阶段中查看所选择的关心器官。对于更宽脉 冲宽度的低电流的单能量输出的使用使诸如与可移动手推车30关联的低功率生成器能够 以与高功率稳定生成器相同的质量和分辨率来获取图像数据18。双能量输出的使用可以通 过在不增加由患者14所接收的辐射剂量的情形下提供高分辨率成像来优化图像数据18的 获取。此外，图像获取控制模块110可以在不需要独立的信源36、检测器38以及托台34的情 形下来控制信源36发出双能量脉冲118。
[0070] 虽然已经在说明书中描述并且在附图中示出了特定的示例，但本领域技术人员将 理解的是，在不脱离本教示的范围的情形下，可以做出各种改变并且它们的元件可以由等 效物代替。此外，在本文中清楚地设想了各个示例之间的特征、元件和/或功能的混合和匹 配，从而本领域技术人员根据本教示可以理解，除非以上另外地描述，一个示例的特征、元 件和/或功能可以根据需要合并到另一个示例中。此外，不脱离本教示的基本范围的情况 下，可以做出许多变型来将使特定的情况或者材料适应于本教示。因此，本教示不意在限于 由附图示出的并且在说明书中描述的特定的示例，而且本教示的范围将包括落入上述描述 内的任何实施例。
[0071] 综上，本发明可以通过下述方案来实施。
[0072] 方案1、一种利用成像系统来获取对象的图像数据的系统，包括：
[0073] 托台，所述托台完全环状地包围所述对象的至少一部分；
[0074] 信源，所述信源设置在所述托台内并且能够相对于所述托台移动，所述信源对信 号做出响应以输出至少一个脉冲；
[0075] 检测器，所述检测器设置在所述托台内并且能够相对于所述托台和所述信源移 动，以检测由所述信源发出的至少一个脉冲；
[0076] 检测器控制模块，所述检测器控制模炔基于所检测的至少一个脉冲来设置检测器 数据；
[0077]图像获取控制模块，所述图像获取控制模块设置用于所述信源的信号并且接收所 述检测器数据，所述图像获取控制模块能够操作成基于所述检测器数据来重构图像数据； 以及
[0078]其中所述信号包括用于所述信源输出单脉冲的信号或者用于所述信源输出两个 脉冲的信号。
[0079]方案2、如方案1所述的系统，其中所述单脉冲具有在从大约80kV到大约125kV的范 围内的千伏值并且所述千伏值在从大约5ms到大约15ms的一段时间内被输出。
[0080]方案3、如方案1所述的系统，其中所述两个脉冲还包括具有第一脉冲率的第一脉 冲和具有不同于所述第一脉冲率的第二脉冲率的第二脉冲。
[0081 ]方案4、如方案3所述的系统，其中所述第一脉冲率具有从大约IOOkV到大约120kV 的第一电压，并且第一脉冲宽度是从大约5ms到大约15ms。
[0082]方案5、如方案4所述的系统，其中所述第二脉冲率具有从大约70kV到大约90kV的 第二电压，并且第二脉冲宽度是从大约IOms到大约20ms。
[0083] 方案6、如方案3所述的系统，其中所述第一脉冲与所述第二脉冲隔开一定时间间 隔，以解决余辉影响。
[0084] 方案7、如方案1所述的系统，还包括显示器，其中所述图像获取控制模块将所重构 的图像数据输出到所述显示器。
[0085] 方案8、如方案1所述的系统，还包括至少一个输入装置，其中所述图像获取控制模 炔基于从所述至少一个输入装置接收到的用户输入数据来设置所述信号。
[0086] 方案9、如方案1所述的系统，其中所述托台、信源和检测器被安装在可移动手推车 上。
[0087] 方案10、一种利用成像系统来获取对象的图像数据的方法，包括：
[0088] 将托台设置为能够操作来完全环状地包围所述对象的至少一部分，并且将信源和 检测器设置在所述托台内并且能够相对于所述托台移动；
[0089] 接收提供用于所述信源的输出请求的至少一个用户输入；
[0090] 基于所述用户输入来确定用于所述信源的输出类型；
[0091] 利用所述信源来输出一个脉冲或者利用所述信源大体上同时地输出两个脉冲；
[0092] 利用所述检测器来接收所述一个脉冲或者两个脉冲；以及
[0093] 基于通过所述检测器所接收的一个脉冲或者两个脉冲来重构所述对象的图像。
[0094] 方案11、如方案10所述的方法，还包括：
[0095] 在显示器上显示所述对象的重构图像。
[0096] 方案12、如方案10所述的方法，其中利用所述检测器来接收所述一个脉冲或者两 个脉冲还包括：
[0097] 将由所述检测器接收的一个脉冲或者两个脉冲设置为用于图像获取控制模块的 检测器数据。
[0098] 方案13、如方案10所述的方法，其中输出所述一个脉冲还包括：
[0099]输出具有从大约80kV到大约125kV范围内的电压的一个脉冲并且在从大约5ms到 大约15ms的一段时间内输出所述一个脉冲。
[0100] 方案14、如方案10所述的方法，其中输出所述两个脉冲还包括：
[0101] 输出具有第一脉冲率的第一脉冲和具有不同于所述第一脉冲率的第二脉冲率的 第二脉冲。
[0102] 方案15、如方案14所述的方法，其中输出所述第一脉冲还包括：
[0103] 输出具有从大约IOOkV到大约120kV的第一电压并且具有从大约5ms到大约15ms的 第一脉冲宽度的第一脉冲。
[0104]方案16、如方案14所述的方法，其中输出所述第二脉冲还包括：
[0105] 输出具有从大约70kV到大约90kV的第二电压并且具有从大约IOms到大约20ms的 第二脉冲宽度的第二脉冲。
[0106] 方案17、一种利用成像系统来获取对象的图像数据的方法，包括：
[0107] 将托台设置为能够操作来完全环状地包围所述对象的至少一部分，并且将信源和 检测器设置在所述托台内并且能够相对于所述托台移动；
[0108] 利用所述信源来输出具有第一脉冲率的第一脉冲；
[0109] 利用所述信源来大体上同时地输出具有第二脉冲率的第二脉冲，所述第二脉冲率 不同于所述第一脉冲率；
[0110] 利用所述检测器来接收所述第一脉冲和所述第二脉冲；以及
[0111] 基于通过所述检测器接收的第一脉冲和第二脉冲来重构所述对象的图像。
[0112] 方案18、如方案17所述的方法，其中设置所述托台还包括：
[0113] 将仅仅一个托台设置为能够操作来完全环状地包围所述对象的至少一部分，并且 将仅仅一个信源和仅仅一个检测器设置在所述托台内并且能够相对于所述托台移动。
[0114] 方案19、如方案17所述的方法，其中输出所述第一脉冲还包括：
[0115] 输出具有从大约IOOkV到大约120kV的第一电压并且具有从大约5ms到大约15ms的 第一脉冲宽度的第一脉冲。
[0116] 方案20、如方案17所述的方法，其中输出所述第二脉冲还包括：
[0117] 输出具有从大约70kV到大约90kV的第二电压并且具有从大约IOms到大约20ms的 第二脉冲宽度的第二脉冲。
【主权项】
1. 一种利用成像系统来获取对象的图像数据的系统，包括： 托台，所述托台完全环状地包围所述对象的至少一部分； 信源，所述信源设置在所述托台内并且能够相对于所述托台移动，所述信源对信号做 出响应以输出至少一个脉冲； 检测器，所述检测器设置在所述托台内并且能够相对于所述托台和所述信源移动，以 检测由所述信源发出的至少一个脉冲； 检测器控制模块，所述检测器控制模炔基于所检测的至少一个脉冲来设置检测器数 据； 图像获取控制模块，所述图像获取控制模块设置用于所述信源的信号并且接收所述检 测器数据，所述图像获取控制模块能够操作成基于所述检测器数据来重构图像数据；以及 其中所述信号包括用于所述信源输出单脉冲的信号或者用于所述信源输出两个脉冲 的信号。2. 如权利要求1所述的系统，其中所述单脉冲具有在从大约80kV到大约125kV的范围内 的千伏值并且所述千伏值在从大约5ms到大约15ms的一段时间内被输出。3. 如权利要求1所述的系统，其中所述两个脉冲还包括具有第一脉冲率的第一脉冲和 具有不同于所述第一脉冲率的第二脉冲率的第二脉冲。4. 如权利要求3所述的系统，其中所述第一脉冲率具有从大约lOOkV到大约120kV的第 一电压，并且第一脉冲宽度是从大约5ms到大约15ms。5. 如权利要求4所述的系统，其中所述第二脉冲率具有从大约70kV到大约90kV的第二 电压，并且第二脉冲宽度是从大约l〇ms到大约20ms。6. 如权利要求3所述的系统，其中所述第一脉冲与所述第二脉冲隔开一定时间间隔，以 解决余辉影响。7. 如权利要求1所述的系统，还包括显示器，其中所述图像获取控制模块将所重构的图 像数据输出到所述显示器。8. 如权利要求1所述的系统，还包括至少一个输入装置，其中所述图像获取控制模炔基 于从所述至少一个输入装置接收到的用户输入数据来设置所述信号。9. 如权利要求1所述的系统，其中所述托台、信源和检测器被安装在可移动手推车上。10. -种利用成像系统来获取对象的图像数据的方法，包括： 将托台设置为能够操作来完全环状地包围所述对象的至少一部分，并且将信源和检测 器设置在所述托台内并且能够相对于所述托台移动； 接收提供用于所述信源的输出请求的至少一个用户输入； 基于所述用户输入来确定用于所述信源的输出类型； 利用所述信源来输出一个脉冲或者利用所述信源大体上同时地输出两个脉冲； 利用所述检测器来接收所述一个脉冲或者两个脉冲；以及 基于通过所述检测器所接收的一个脉冲或者两个脉冲来重构所述对象的图像。11. 如权利要求10所述的方法，还包括： 在显示器上显示所述对象的重构图像。12. 如权利要求10所述的方法，其中利用所述检测器来接收所述一个脉冲或者两个脉 冲还包括： 将由所述检测器接收的一个脉冲或者两个脉冲设置为用于图像获取控制模块的检测 器数据。13. 如权利要求10所述的方法，其中输出所述一个脉冲还包括： 输出具有从大约80kV到大约125kV范围内的电压的一个脉冲并且在从大约5ms到大约 15ms的一段时间内输出所述一个脉冲。14. 如权利要求10所述的方法，其中输出所述两个脉冲还包括： 输出具有第一脉冲率的第一脉冲和具有不同于所述第一脉冲率的第二脉冲率的第二 脉冲。15. 如权利要求14所述的方法，其中输出所述第一脉冲还包括： 输出具有从大约l〇〇kV到大约120kV的第一电压并且具有从大约5ms到大约15ms的第一 脉冲宽度的第一脉冲。16. 如权利要求14所述的方法，其中输出所述第二脉冲还包括： 输出具有从大约70kV到大约90kV的第二电压并且具有从大约10ms到大约20ms的第二 脉冲宽度的第二脉冲。17. -种利用成像系统来获取对象的图像数据的方法，包括： 将托台设置为能够操作来完全环状地包围所述对象的至少一部分，并且将信源和检测 器设置在所述托台内并且能够相对于所述托台移动； 利用所述信源来输出具有第一脉冲率的第一脉冲； 利用所述信源来大体上同时地输出具有第二脉冲率的第二脉冲，所述第二脉冲率不同 于所述第一脉冲率； 利用所述检测器来接收所述第一脉冲和所述第二脉冲；以及 基于通过所述检测器接收的第一脉冲和第二脉冲来重构所述对象的图像。18. 如权利要求17所述的方法，其中设置所述托台还包括： 将仅仅一个托台设置为能够操作来完全环状地包围所述对象的至少一部分，并且将仅 仅一个信源和仅仅一个检测器设置在所述托台内并且能够相对于所述托台移动。19. 如权利要求17所述的方法，其中输出所述第一脉冲还包括： 输出具有从大约l〇〇kV到大约120kV的第一电压并且具有从大约5ms到大约15ms的第一 脉冲宽度的第一脉冲。20. 如权利要求17所述的方法，其中输出所述第二脉冲还包括： 输出具有从大约70kV到大约90kV的第二电压并且具有从大约10ms到大约20ms的第二 脉冲宽度的第二脉冲。
【文档编号】A61B6/00GK106073810SQ201610375457
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2012年1月25日
【发明人】吉格尼·沙阿
【申请人】美敦力导航公司