X射線減少系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及熒光透視的技術(shù)領(lǐng)域，且更具體地涉及在熒光透視期間控制X射線放 射量的技術(shù)領(lǐng)域。
[0002] 相關(guān)專利申請的交叉引用
[0003]本專利申請要求于2012年3月3日申請的美國臨時專利申請?zhí)?1/606, 375的優(yōu) 先權(quán)并與其有關(guān)，該美國臨時專利申請的全部內(nèi)容以引用的方式結(jié)合于此。
【背景技術(shù)】
[0004] 在典型的熒光透視系統(tǒng)中，X射線管在相對寬的立體角產(chǎn)生X射線放射。為了避 免對患者和醫(yī)療團隊不必要的放射，X射線吸收材料例如鉛的準(zhǔn)直儀被用于阻擋多余的輻 射。這樣，只有必要的立體角的有用輻射離開X射線管來照射必要的單元。
[0005] 這種準(zhǔn)直儀通常用于靜態(tài)模式，但其可以具有不同的設(shè)計和X射線輻射幾何形 狀。可以利用輸入來手動或者自動設(shè)置準(zhǔn)直儀，該輸入包括例如在所涉及的環(huán)境中的器官 的尺寸。
[0006] 在熒光透視中，情況比單一放射X射線更為動態(tài)。X射線輻射在相對長的時間段放 射，而醫(yī)護人員通常需要站在患者旁邊，因此靠近X射線輻射。因此，理想的是提供方法來 最小化對醫(yī)療團隊的照射。已經(jīng)提出了減少X射線放射強度的方法，其中X射線圖象的信 噪比（S/N)的減少由數(shù)字圖象增強來補償。其它方法提議準(zhǔn)直儀將X射線放射的立體角限 制為圖象增強器區(qū)域的一部分，并移動準(zhǔn)直儀來調(diào)換圖象增強器的整個輸入?yún)^(qū)域，其中興 趣區(qū)（ROI)比其余區(qū)域被照射更多。這樣，ROI得到足夠高的X射線放射來產(chǎn)生高S/N的 圖象，而圖象的其余部分被低X射線強度照射，提供相對低S/N的圖象。ROI的尺寸和位置 可以以多種方法來確定。例如，其可以是圖象中心的固定區(qū)域，或者可以自動地圍繞在圖象 的最活躍區(qū)域的中心，這個活躍性可以由從熒光透視系統(tǒng)的視頻攝像機接收的一系列攝影 圖象的實時圖象分析來確定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)本發(fā)明第一個方面，提供了一種X射線系統(tǒng)，包括X射線源、單個大體上為圓 形的準(zhǔn)直儀、檢測器、顯示器和用于將所述準(zhǔn)直儀圍繞大體上垂直于所示準(zhǔn)直儀平面的軸 線旋轉(zhuǎn)的裝置；其中所述準(zhǔn)直儀由大體上不透射X射線放射的區(qū)域和透射X射線的區(qū)域構(gòu) 造。
[0008] 檢測器可以包括用于在所述準(zhǔn)直儀圍繞360度（曝光周期）旋轉(zhuǎn)期間整合信號的 裝置，所述系統(tǒng)還包括用于從所述檢測器讀取包括象素值的幀的裝置。
[0009] 所述用于讀取的裝置可以包括用于在每個曝光周期結(jié)束時讀取包括象素值的裝 置。
[0010] 所述用于讀取的裝置可以包括用于在整數(shù)個曝光周期結(jié)束時讀取包括象素值的 裝置。
[0011] 所述用于讀取的裝置可以包括用于在每個曝光周期結(jié)束之前讀取包括象素值的 裝置。
[0012] 在曝光周期期間讀取的幀數(shù)量可以是整數(shù)。
[0013] 所述系統(tǒng)還可以包括用于計算每個幀的增益和偏移校正的裝置，和根據(jù)準(zhǔn)直儀形 狀、速度和位置用于計算每個幀的規(guī)一化因子的裝置。
[0014] 所述系統(tǒng)還可以被配置為通過校正和累加在曝光周期內(nèi)所有的幀來產(chǎn)生曝光圖 象。
[0015] 所述系統(tǒng)還可以被配置為通過在讀取每個幀之后校正和累加最后讀取的N個幀 來產(chǎn)生曝光圖象。
[0016] 所述系統(tǒng)還可以被配置為通過校正和累加在曝光周期內(nèi)讀取的幀中所有的曝光 象素來產(chǎn)生曝光圖象。
[0017] 所述系統(tǒng)還可以被配置為通過在讀取每個幀之后校正和累加最后讀取的N個幀 中所有的曝光象素來產(chǎn)生曝光圖象。
[0018] 所述用于計算每個幀的規(guī)一化因子的裝置可以包括用于將象素值乘以補償DPP 差異的理論因子的裝置。
[0019] 所述用于計算每個幀的規(guī)一化因子的裝置可以包括用于獲得校準(zhǔn)幀的裝置和用 于根據(jù)所述校準(zhǔn)幀計算每個象素的校準(zhǔn)因子的裝置。
[0020] 所述校準(zhǔn)幀可以包括多個幀的平均值。
[0021] 所述校準(zhǔn)幀可以包括X射線放射開啟時捕獲的一個幀和X射線放射關(guān)閉時捕獲的 一個幀。
[0022] 所述用于計算每個幀的規(guī)一化因子的裝置可以包括用于計算雙線性校準(zhǔn)的裝置。
[0023] 所述系統(tǒng)還可以包括用于從所述校正的幀產(chǎn)生曝光圖象的裝置和用于刷新所述 曝光圖象的裝置。
[0024] 所述用于刷新的裝置可以包括對于所述圖象的不同區(qū)域使用不同的刷新速率的 裝置。
[0025] 所述用于讀取的裝置可以包括用于順序地訪問所述檢測器和從其讀取整個幀的 裝置。
[0026] 所述透射區(qū)域可以是與所述準(zhǔn)直儀中心同心的圓形孔和與所述準(zhǔn)直儀旋轉(zhuǎn)中心 同心并跨一定角度的圓形的一部分的形狀的孔的結(jié)合。
[0027] 所述準(zhǔn)直儀還可以包括平衡因子。
[0028] 所述幀可以包括與接收第一劑X射線放射的所述圓形孔關(guān)聯(lián)的象素和與接收第 二劑X射線放射的所述圓形孔周圍的準(zhǔn)直儀區(qū)域關(guān)聯(lián)的象素，所述第二劑包括所述第一劑 的一部分，所述一部分與扇形角度與360度的比值成正比。
[0029] 所述用于讀取的裝置可以包括用于隨機地訪問所述檢測器和從其讀取象素的裝 置。
[0030] 所述用于讀取的裝置可以被配置為從與當(dāng)前曝光的扇區(qū)相鄰的第一完全曝光的 扇區(qū)讀取象素值，并在讀取之后重置所述象素。
[0031] 所述第一扇區(qū)的角度跨度可以這樣選擇，使得讀取和重置所述第一扇區(qū)內(nèi)的象素 所需的時間不超過所述準(zhǔn)直儀旋轉(zhuǎn)相同角度距離所需的時間。
[0032] 所述系統(tǒng)還可以被配置為重置將要曝光的第二扇區(qū)內(nèi)的象素值，所述第二扇區(qū)與 當(dāng)前曝光的扇區(qū)相鄰。
[0033] 所述準(zhǔn)直儀還可以包括用于將所述檢測器與所述準(zhǔn)直儀旋轉(zhuǎn)同步的同步裝置。
[0034] 所述同步裝置可以包括構(gòu)造于所述準(zhǔn)直儀上通過光傳感器的突出部。
[0035] 所述同步裝置可以包括編碼器。
[0036] 所述用于旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直儀的裝置可以包括在準(zhǔn)直儀同心位置裝配于準(zhǔn)直儀頂部的第 一滑輪；裝配于馬達上的第二滑輪；將所述第一滑輪連接至所述第二滑輪的皮帶；與準(zhǔn)直 儀同心的V型圓形軌道；以及與所述軌道的V形槽連接的三個輪子，所述三個輪子的旋轉(zhuǎn)軸 裝配于固定在X射線管的參考架的環(huán)形靜止部分上。
[0037] 所述皮帶可以從以下組中選擇：扁平帶、圓形帶、V型帶、多槽帶、有棱帶、薄膜帶 和計時帶。
[0038] 所述用于旋轉(zhuǎn)所述準(zhǔn)直儀的裝置可以包括齒輪傳輸裝置。
[0039] 所述齒輪傳輸裝置可以從以下組中選擇：直齒、螺旋、斜面、準(zhǔn)雙曲面齒輪、冠狀和 螺紋齒輪。
[0040] 所述用于旋轉(zhuǎn)所述準(zhǔn)直儀的裝置可以包括直接與所述準(zhǔn)直儀的邊接觸的高摩擦 旋轉(zhuǎn)表面柱。
[0041] 所述準(zhǔn)直儀可以包括固定孔徑。
[0042] 所述準(zhǔn)直儀可以包括可變孔徑。
[0043] 所述系統(tǒng)可以包括用于裝配兩個同心的固定孔徑的準(zhǔn)直儀的裝置，和用于將所述 兩個準(zhǔn)直儀中的一個相對于另一個旋轉(zhuǎn)的裝置。
[0044] 所述系統(tǒng)可以包括用于將所述兩個準(zhǔn)直儀中的每一個獨立旋轉(zhuǎn)的裝置。
[0045] 所述系統(tǒng)可以包括用于將所述兩個準(zhǔn)直儀中的每一個以不同速度旋轉(zhuǎn)的裝置。
[0046] 所述系統(tǒng)可以包括用于將所述準(zhǔn)直儀以可變的速度旋轉(zhuǎn)的裝置。
[0047] 所述準(zhǔn)直儀可以包括設(shè)計為用于在固定旋轉(zhuǎn)速度下提供兩個不同的每象素放射 劑量（DPP)的兩個區(qū)域的孔徑形狀。
[0048] 所述準(zhǔn)直儀可以包括用于提供從所述準(zhǔn)直儀中心的不同距離而不同級別的DPP 的定性曝光配置。
[0049] 所述系統(tǒng)還可以包括眼球跟蹤器，所述系統(tǒng)被配置為跟蹤操作者的注視，由此確 定興趣區(qū)（ROI)并據(jù)此控制所述準(zhǔn)直儀。
[0050] 根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種X射線系統(tǒng)，包括X射線源、單個大體上為 圓形的準(zhǔn)直儀、照相機、檢測器和顯示器、用于將所述準(zhǔn)直儀在大體上與所述準(zhǔn)直儀平面平 行的平面上移動的裝置；其中所述準(zhǔn)直儀包括允許所有放射通過的中心孔徑、用于根據(jù)材 料和材料的厚度減少通過的放射量的外部圓環(huán)和在所述中心孔徑和所述外部圓環(huán)之間的 內(nèi)部圓環(huán)，所述內(nèi)部圓環(huán)的厚度作為距離中心的距離的函數(shù)而改變，厚度開始于中心孔徑 側(cè)的零，并結(jié)束于外部圓環(huán)側(cè)的外部圓環(huán)的厚度。
[0051] 所述檢測器可以被配置為整合由所述照相機捕獲的每個幀的信號，所述系統(tǒng)還被 配置為從所述檢測器讀取包括象素的幀。
[0052] 所述系統(tǒng)可以被配置為在由所述照相機捕獲的每個幀的結(jié)尾讀取幀。
[0053] 所述系統(tǒng)還可以被配置為計算每個幀的增益和每個幀的偏移校正，和根據(jù)所述準(zhǔn) 直儀的所述孔徑、所述外部圓環(huán)和所述內(nèi)部圓環(huán)中的每一個的不同DPP計算每個幀的規(guī)一 化因子。
[0054] 所述系統(tǒng)還可以被配置為通過將所述內(nèi)部圓環(huán)劃分為多個環(huán)，并根據(jù)到所述中心 孔徑的距離向所述多個環(huán)中的每一個分配一個理論DPP來計算所述內(nèi)部圓環(huán)的所述規(guī)一 化因子。
[0055] 所述系統(tǒng)還可以包括眼球跟蹤器，所述系統(tǒng)被配置為跟蹤操作者的注視，由此確 定興趣區(qū)（ROI)并據(jù)此控制所述準(zhǔn)直儀。
[0056] 根據(jù)本發(fā)明第三個方面，提供了一種在X射線系統(tǒng)中增強顯示的曝光圖象的方 法，該系統(tǒng)包括X射線源、單個大體上為圓形的準(zhǔn)直儀、檢測器、顯示器和用于將所述準(zhǔn)直 儀圍繞大體上垂直于所示準(zhǔn)直儀平面的軸線旋轉(zhuǎn)的裝置；所述準(zhǔn)直儀由大體上不透射X射 線放射的區(qū)域和透射X射線的區(qū)域構(gòu)造，包括：所述檢測器從所述X射線源捕獲圖象；所述 檢測器在所述準(zhǔn)直儀圍繞360度（曝光周期）旋轉(zhuǎn)期間整合信號；從所述檢測器讀取包括 象素值的幀；計算每個幀的增益和偏移校正；根據(jù)準(zhǔn)直儀形狀、速度和位置計算每個幀的 規(guī)一化因子；從所述校正的幀產(chǎn)生曝光圖象；以及刷新所述曝光圖象。
[0057] 所述讀取可以包括在每個曝光周期結(jié)束時讀取象素值。
[0058] 所述讀取可以包括在整數(shù)個曝光周期結(jié)束時讀取象素值。
[0059] 所述讀取可以包括在每個曝光周期結(jié)束之前讀取象素值。
[0060] 在曝光周期期間讀取的幀數(shù)量可以是整數(shù)。
[0061] 所述產(chǎn)生曝光圖象可以包括校正和累加在曝光周期內(nèi)所有的幀。
[0062] 所述產(chǎn)生曝光圖象可以包括在讀取每個幀之后校正和累加最后讀取的N個幀。
[0063] 所述產(chǎn)生曝光圖象可以包括校正和累加在曝光周期內(nèi)讀取的幀中所有的曝光象 素。
[0064] 所述產(chǎn)生曝光圖象可以包括在讀取每個幀之后校正和累加最后讀取的N個幀中 所有的曝光象素。
[0065] 所述計算每個幀的規(guī)一化因子可以包括將象素值乘以補償DPP差異的理論因子。
[0066] 所述計算每個幀的規(guī)一化因子可以包括獲得校準(zhǔn)幀和根據(jù)所述校準(zhǔn)幀計算每個 象素的校準(zhǔn)因子。
[0067] 所述校準(zhǔn)幀可以包括多個幀的平均值。
[0068] 所述校準(zhǔn)幀可以包括X射線放射開啟時捕獲的一個幀和X射線放射關(guān)閉時捕獲的 一個幀。
[0069] 所述計算每個幀