CN102917646B - 用于移动式射线摄影术系统的管对准 - Google Patents

用于移动式射线摄影术系统的管对准 Download PDF

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Abstract

一种用于获得受试者射线摄影影像的射线摄影术系统，该系统具有：辐射源，其可通电来沿着辐射路径导引辐射能；和成像接收器，其对用于形成所述射线摄影影像的辐射能敏感。传感器设备被设置来提供一个或多个输出信号，所述输出信号至少指示所述辐射路径相对于所述接收器的定心，所述接收器相对于所述辐射路径的角度，以及沿着所述辐射路径的源与影像距离。显示设备响应所述一个或多个输出信号来产生显示，所述显示指示所述辐射路径相对于所述接收器的所述定心，并且提供至少指示所述源与影像距离与所述接收器相对于所述辐射路径的所述角度的一个或多个值。

Description

用于移动式射线摄影术系统的管对准
发明领域
本发明一般来说涉及射线摄影成像的领域，并且具体来说涉及射线摄影成像系统中的对准设备。本发明具体涉及用于辅助x射线源与成像接收器和滤线栅(grid)对准的方法和设备。
发明背景
当获得x射线影像时，通常在辐射源与记录影像数据的二维接收器之间存在一个最佳距离和角度。在多数情况下，优选的是x射线源在垂直于记录介质表面的方向上提供辐射。由于这个原因，大型射线摄影术系统的辐射头与记录介质支架是以相对于彼此的特定角度来安装。对所述头部和所述接收器定向通常需要具有实质尺寸并向外延伸正好超过这两个部件之间的全距离的固定臂。使用此种大型系统时，源与影像距离(SID)被严密地控制，并且接收器的不必要的倾斜或偏斜因此由成像系统本身的硬件阻止。此外，因为传统的大型系统的空间定位与几何结构受到良好控制，所以可直接对定位于成像接收器前方的滤线栅做恰当地使用及对准。
移动x射线设备在加护病房(ICU)与及时获取射线摄影影像是非常重要的其它环境中具有特殊的价值。因为所述设备可在围绕ICU或其它区域转动，并且可直接被带到患者身边，移动x射线装置允许主治医师或临床医师获得关于患者病状的最新信息，并有助于降低在移动患者至放射性设施中的固定设备时所必然伴有的风险。
图1的透视图示出可用于计算机射线摄影术(CR)和/或数字式射线摄影术(DR)的传统移动x射线设备的实例。移动射线摄影术装置600具有机架620，该机架包括用于显示所获得影像与相关数据的显示器610，和允许实现如存储、传输、修改以及打印所获得影像的功能的控制面板612。
就移动性来说，装置600具有一个或多个轮子615和一个或多个把手625，所述把手通常与腰齐平、与手臂齐平或与手齐平地来提供，从而有助于引导装置600到达其预定位置。自备的电池组通常提供源功率，消除了在电源插座附近的操作的需求。
安装至机架620的是支撑被安装在悬臂设备70(更简单地称为悬臂70)上的x射线源640的支撑构件635，所述x射线源也被称为x射线管或管头。发电机也可以安装在邻近管头处，或替代地安装在机架620内。在示出的实施方案中，支撑构件635具有高度固定的垂直支柱64。悬臂70从支撑构件635向外延伸可变距离并且在支柱64上下移动达到用于获得影像的所需高度。悬臂70可向外延伸固定距离或可在可变距离范围内延伸。x射线源640的高度设置范围是从用于使脚和下肢成像的低的高度到肩高及肩部以上的高度以用于使患者上身部分的各种部位成像。在其它传统实施方案中，所述x射线源的支撑构件不是固定支柱，而是铰接构件，该铰接构件在接合机构处弯曲以便允许x射线源在垂直和水平位置的范围内移动。
随着便携式辐射成像设备的出现，如在加护病房(ICU)环境中使用的那些设备，辐射源与二维辐射接收器和任何所附的滤线栅之间的固定角度关系不再由系统本身的固定硬件加强。取而代之，需要操作员来朝着接收器表面瞄准辐射源，通常利用目测评估来提供尽可能垂直的定向。在计算机射线摄影术(CR)系统中，二维影像感应装置本身是存储可读成像介质的便携式暗盒(cassette)。在直接数字式射线摄影术(DR)系统中，二维影像感应接收器是带有平坦、刚硬或可弯曲基底支撑的数字式检测器。
然而，一旦接收器被定位在患者身后，技术人员可能就看不到接收器本身。这就使便携式系统的对准任务变得复杂，从而需要一些用于测量SID、倾角以及定心的方法，并且更难于有效地使用滤线栅来减少散射的作用。由于便携式射线摄影术系统的这种增加的复杂性，所述技术人员可能选择不使用滤线栅；但是，不使用滤线栅的结果通常是低质量的影像。
已存在应对所述问题的多种途径，这些途径提供方法与工具来帮助操作员调整x射线源至接收器角度。一种传统的途径是以更简洁的方式提供机械对准，如在MacMahon的名为“移动射线摄影术对准装置(Mobile Radiography Alignment Device)”的美国专利号4,752,948中所述。平台具有用于维持成像暗盒与辐射源之间的对准的可枢转标准。然而，这种类型的复杂机械解决方案倾向于降低这些x射线系统的总体灵活性与可携带性。另一种类型的途径，如Kwasnick等的名为“数字式X射线成像器对准方法(Digital X-ray Imager AlignmentMethod)”的美国专利号6,422,750中所提出，使用初始的低辐照脉冲用于检测对准滤线栅；然而，这种方法将不适合于便携式成像条件，在所述便携式成像条件下，接收器必须在被装配在患者身后之后才进行对准。
其它途径将来自辐射源的光束投影到接收器以便实现所述辐射源与所述接收器两者之间的对准。这种途径的实例包括名为“用于射线摄影术的对准方法及并入该方法的射线摄影术设备(AlignmentMethod for Radiography and Radiography Apparatus IncorporatingSame)”的美国专利号5,388,143与名为“用于便携式射线摄影术的光学滤线栅对准系统及并入该系统的便携式射线摄影术设备(OpticalGrid Alignment System for Portable Radiography and PortableRadiography Apparatus Incorporating Same)”的美国专利号5,241,578，两个专利都属于MacMahon。同样，Cumings的名为“用于瞄准发射辐射束的装置的方法、系统以及设备(Method，System and Apparatusfor Aiming a Device Emitting Radiant Beam)”的美国专利号6,154,522描述了用于对准辐射靶的反射激光束的使用。然而，已提出的使用光来对准胶片或CR暗盒或DR接收器的解决方案受到许多因素的约束。MacMahon的‘143与‘578号专利的公开内容要求提前确定固定的源与影像距离(SID)，然后以这个固定SID值来运用三角测量法。改变SID需要对三角测量法的设置进行许多调整。这种配置对于允许可变化SID的便携式成像系统来说不太令人满意。如Cumings的‘522号专利的公开内容中所述，使用激光的装置在一些情况下可能要求进行比必要的调整精确性更高的调整。
将光从辐射源投影到接收器上的其它实例在Bautista的名为“定位装置(Locating Device)”的美国专利4,836,671中与Madsen的名为“x射线摄影装置(X-ray Photography Device)”的美国专利4,246,486中给出。Bautista的‘671号专利与Madsen的‘486号专利的途径使用从辐射源投影的并且在接收器上以各种方式相交的多个光源。
重要的是，在接收器及其所附滤线栅隐藏于视线之外的情况下，上述解决方案常常很少或无法体现其价值，所述接收器及其所附滤线栅完全位于患者的身后(例如)以便使用便携式系统进行胸部x射线成像可能就是这样的情况。当今的便携式辐射成像装置允许由放射学技术人员相当灵活地放置胶片暗盒、CR暗盒或数字式射线摄影术(DR)接收器。患者不需要在水平位置上做成像，而可处于任何角度，这取决于所需的成像类型和移动所述患者来进行x射线检查的能力。技术人员可针对每次成像期(imaging session)独立地对暗盒或接收器与辐射源的位置进行手动调整。因此，可了解的是，用于获得辐射源与滤线栅和成像接收器之间的所需角度的对准设备必须能够适配最适合于获得影像的任何定向。如传统上所应用的并且如Tanaka等的名为“便携式成像系统及配备角度信号输出装置的辐射影像检测装置(Portable Radiation Imaging System and a Radiation Image DetectionDevice Equipped with an Angular Signal Output Means)”的美国专利号7,156,553中所述装置中及其它情况下使用的，倾斜感应除了在暗盒水平放置的单一情况之外，都不提供关于暗盒至辐射源定向的足够信息。可使用更复杂的位置感应设备，但可能存在随着时间差异更大的取样及累积的舍入误差，从而常常需要重新同步。
因此，显而易见的是：传统的对准解决方案可能对于特定类型的系统和环境是可行的；然而，仍然存在相当大的改进空间。便携式射线摄影术设备必须是小巧轻便，这样就使得机械对准途径如MacMahon的‘948号专利的公开内容中所给出的情况一样不太令人满意。对直接视线对准的约束将使许多类型的基于反射光的方法的适用性降低到有限的成像情况(imaging situation)范围。Tanaka等‘553号专利的解决方案要求的所述复杂传感器及运动控制相互作用将给现有的设计增加客观的费用、复杂性、重量以及尺寸，且使益处受限。很多相对便宜的便携式辐射成像装置不具有为实现必需的调整所需的控制逻辑与运动协调部件。这些途径中没有一个途径给予操作员在用于校准对准不当的正确方向上进行手动调整，尤其是在使用滤线栅的情况下进行手动调整的所需信息。
然而尚未通过上述解决方案中的多个解决方案解决的另一个问题涉及放射科医师与放射学技术人员的实际工作实践。在Tanaka等的‘553号专利申请中给予特别强调的垂直辐射递送的要求不适用于所有情况，因为其对于成像的所有类型来说并不是最佳的。实际上，一些类型的诊断影像非常需要倾斜(非垂直)入射辐射角，前提是对给定角度来说滤线栅对准是可接受的。例如，对于标准胸腔前后(AP)位观来说，推荐的中央射线角偏离垂线(法线)大约3度-5度。传统的对准系统虽然提供中央射线的法线入射，但是不适于辅助技术人员调整倾斜角。
其它问题涉及的是：需要实现非常适合于要获得的影像和所使用的滤线栅的源与影像距离。传统的对准解决方案不提供SID信息，使得技术人员必须要进行独立的测量或进行近似SID的调整。此外，传统的解决方案没有为技术人员提供工具来帮助减少由对准不当或准直仪叶片调整较差引起的反向散射。这种类型的散射虽然对于其它类型的射线摄影影像，如牙齿与乳房摄影成像来说不是明显的问题，但对于便携式射线摄影影像设备来说却是棘手的问题，因为辐射被导向到宽广的区域上。经过成像接收器和与接收器相关的任何阻挡元件的有效辐射可被不经意地反射回接收器，从而不利地影响了影像质量。为了尽可能多的减少胸腔x射线和其它类型的x射线的反向散射，要求技术人员估计成像接收器的位置和定向或轮廓，并且相应地调整准直仪。
因此可以看出，需要能够相对于用于记录辐射影像的影像接收器对辐射源进行恰当角度对准和定心的设备。
发明概述
本发明的一个目标是通过提供辅助辐射源对准至并恰当定位于辐射接收器的设备和方法来推进射线摄影成像技术的发展。本发明的一个相关目标是提供一种显示，其指示辐射接收器相对于x射线束的路径的位置及轮廓，以及所述接收器相对于所述辐射源的源与影像距离及角度定向。所述显示可呈现在显示监视器上或可直接被投影到患者身上。
这些目标仅通过说明举例方式给出，并且此类目标可以是本发明的一个或多个实施方案的示例。通过公开的发明本质上可实现的其它所需目标和优点可能由本领域技术人员想到或对本领域技术人员来说是显而易见的。本发明由所附的权利要求书限定。
根据本发明的一方面，可提供一种用于获得受试者的射线摄影影像的射线摄影术系统，所述系统包括：辐射源，其可通电来沿着辐射路径导引辐射能；成像接收器，其对用于形成所述射线摄影影像的辐射能敏感；传感器设备，其被设置来提供一个或多个输出信号，所述输出信号至少指示所述辐射路径相对于所述接收器的定心，所述接收器相对于所述辐射路径的角度，以及沿着所述辐射路径的源与影像距离；以及显示设备，其响应所述一个或多个输出信号来产生显示，所述显示指示所述辐射路径相对于所述接收器的所述定心，并且提供至少指示所述源与影像距离与所述接收器相对于所述辐射路径的所述角度的一个或多个值。
根据本发明的一方面，可提供一种用于获得受试者的射线摄影影像的射线摄影术系统，所述系统包括：辐射源，其可通电来沿着辐射路径导引辐射能；成像接收器，其对用于形成作为数字式影像的所述射线摄影影像的辐射能敏感；传感器设备，其被设置来提供一个或多个输出信号，所述输出信号至少指示所述成像接收器的轮廓，所述辐射路径相对于所述接收器的定心，所述接收器相对于所述辐射路径的角度，以及沿着所述辐射路径的源与影像距离；以及显示设备，其响应所述一个或多个输出信号来产生显示，所述显示指示所述成像接收器的所述轮廓和所述辐射路径相对于所述接收器的定心，并且显示至少指示所述源与影像距离与所述接收器相对于所述辐射路径的所述角度的一个或多个数值。
根据本发明的一方面，可提供一种用于获得受试者的射线摄影影像的方法，所述方法包括：获得一个或多个信号，所述信号指示成像接收器相对于来自辐射源的辐射路径的定心，所述接收器相对于所述辐射路径的角度，以及沿着所述辐射路径的源与影像距离；以及，响应所述一个或多个所获得的信号来产生显示，所述显示至少显示所述成像接收器的所述定心并且显示指示源与影像距离或所述角度或两者的一个或多个值。
附图简述
本发明的前述目标和其它目标、特征以及优点将从以下本发明的实施方案的更具体描述中显而易见，所述实施方案是如附图所示。附图的元件未必是相对于彼此按比例绘制。
图1示出一类传统的移动射线摄影术装置的透视图。
图2A为示出要被成像的患者与诊断成像设备的基本部件的相对关系的透视图；
图2B为示出用于成像系统设置的重要二维关系的透视图；
图2C为示出对准定位不当的示例的透视图；
图3A为示出操作一个实施方案中的对准设备的一部分的透视图；
图3B为示出根据本发明的一个实施方案的用于实现适合的管与接收器/滤线栅对准的部件的侧视框图。
图4示出用于指示在患者后方或下方的接收器的相对位置的投影影像的透视图。
图5A为示出从辐射源显示的准直仪图案的透视图，其中所述辐射源与成像接收器对准不当。
图5B为示出接收器图案的显示的透视图，同样辐射源与成像接收器对准不当。
图5C为示出由准直仪光与投影仪投影的重叠图案的透视图，其中辐射源与成像接收器对准不当。
图5D为示出辐射源与成像接收器的对准和所投影图案的相应对准的透视图。
图6为示出接收器图案相对于供投影仪显示的全部可用场的显示的透视图。
图7A和图7B为示出投影的光图案在包括定心、角度以及距离差的各种条件下如何对准的图。
图8为示出耦合至用于显示指示辐射源与其接收器之间空间关系的信息的准直仪的显示屏的使用的平面图。
图9A、图9B以及图9C示出供作为显示设备的显示屏使用的操作员界面实例。
图10示出一个替代实施方案中的供显示屏使用的操作员界面配置。
图11示出安装在随着辐射源角度改变而改变定向的准直仪附近的显示屏的一系列操作员界面显示屏。
图12A为示出根据本发明一个实施方案的将投影仪耦合至准直仪的示意图。
图12B为示出用于将投影仪耦合至准直仪的替代方法的示意图。
图12C为示出用于将投影仪耦合至准直仪的另一替代方法的示意图。
发明详述
以下是对本发明的优选实施方案的详细描述，其对附图做了参考，其中相同参考数字标识了在一些图中的每一副图上的结构的相同元件。
在本公开的上下文中，术语“成像接收器”，或更简称“接收器”可包括具有光可激发介质，如胶片或磷介质的暗盒，或例如可包括根据从辐射源发射的辐射来记录影像的检测器阵列。
本文所使用的术语“可通电的”指明在接收电力后并任选在接收启用信号后，执行指定功能的装置或一套部件。
图2A的透视图示出射线摄影成像设备30的部件。如x射线源的辐射源20朝向患者14导引辐射。定位于患者后方的接收器10根据穿过患者14的入射辐射来形成诊断影像。接收器10可具有光可激发介质，如胶片或磷介质，或例如可具有检测器阵列，该检测器阵列根据从辐射源20发射的辐射来记录影像。接收器10可具有横向或纵向定向。任选的防散射滤线栅12具有如图1A所示来布置的板18，所述板刚好在接收器10的表面上方。辐射源20具有界定辐射场的准直仪22，所述辐射场被从辐射源20朝外导引，导向图2A的实例中的接收器10。
辐射源20具有用于将辐射导向接收器10的可调整的角度定向。图2B(为了更好地看清系统部件，未示出患者14)示出坐标轴xyz。此处，源与影像距离(SID)大体沿z轴方向。在图2B中，辐射源20处于其对准位置，并位于距离接收器10的适合SID处。滤线栅板18以成角度方式布置，这样使得其界定出聚焦线L，其中所述滤线栅板各自的平面在SID处会聚。为在这种实施方案中使大多数成像达到最佳对准，辐射源20应靠近聚焦线L定心且使准直仪22的表面部分大体上平行于接收器10的平坦表面。然而，可能存在优选轻微角度偏移的影像类型。
相比之下，图2C示出达到辐射源20的较差定位虚设线(phantom)轮廓20’及20”。在以虚设线所示的位置20’及20”处，SID几乎是可接受的；然而，辐射源20不靠近聚焦线L定心且其角度定向严重偏斜。在这些及类似的对准不当位置，辐射源与滤线栅的对准较差，降低影像质量，或者，在最坏的情况下，阻止获得适合的诊断影像。
图3A的透视图和图3B的侧视图示出传感器设备40的使用，所述传感器设备可通电以感应具有如路径R表示的辐射路径且绕中心轴分布的辐射源20与对辐射能敏感且邻近用于形成射线摄影影像的受试者定位的成像接收器10之间的相对空间关系，并且用以产生一个或多个标示相对空间关系的输出信号。在图3A和图3B所示的实施方案中，支架46具有一个或多个电磁线圈42，所述电磁线圈产生被一个或多个传感元件44检测的电磁场或信号，所示出的所述传感元件靠近准直仪22安装。支架46也固定接收器10。在一个替代实施方案中，传感器设备40的部件嵌入接收器10中。在另一个替代实施方案中，信号从准直仪22上的一个或多个部件产生且被接收器10上的传感元件检测到。用于获得角度测量结果的额外的倾角仪28或其它装置可提供于接收器10或辐射源20的任何一个或两个上。
位置传感领域的技术人员可理解的是，存在许多可用作传感器设备40的可能的配置，以用于位置传感及用于提供角度、SID的数据，提供用于描绘接收器10轮廓的数据以及在接收器10定位于患者后方或下方情况下的定心信息。定心涉及接收器10的中心相对于辐射路径的位置，或从另一角度考虑为辐射路径相对于接收器10的中心的方向。还可以检测到源与对象距离(SOD)，此处为x射线源与患者之间的距离。
位置传感信号可为一个或多个模拟信号或一个或多个数据值。例如，信号可来自包括倾角仪、射频装置、电磁线圈以及声频信号的多种类型传感器及传感器-读出器设备中的任何一个。传感器可位于滤线栅、支架或接收器的转角，或可整合到滤线栅、支架或接收器自身设计中。无论使用何种传感器配置，来自传感器设备40的一个或多个位置传感信号都会传到控制逻辑处理器48，该控制逻辑处理器为显示设备50提供控制逻辑。
显示设备50可通电以响应位置传感信号来产生显示，所述显示向技术人员示出接收器10相对于辐射路径R的布置。在图3B所示的实施方案中，显示设备50兼具形成显示影像以协助对准的显示屏52及通过投影形成显示的投影仪54，其中投影的显示包括通过投影影像来指示接收器位置以辅助调整的信息及相关信息。显示设备50可配备有投影仪54和显示屏52中的一个或两个兼具。在一个实施方案中，SID和角度定向的数字值仅呈现在显示屏52上，其中使用投影仪54显示定心数据。或者，SID和角度定向值可随定心靶被投影在患者身上。应注意，因为SID与接收器上入射的辐射量之间存在平方反比关系，所以实际的SID值的显示可能尤其适用于射线摄影成像，如胸廓成像来说。通过比较，当获得牙齿与乳房摄影影像时，操作员通常不关心SID值，这是因为使用了近距离，其中定位与公差由现有的放射学仪器的设计和那些种类成像的常规做法决定。
作为显示设备50的投影仪54
投影仪54在图3B和后续图中被示出为安装在x射线源20中，其例如可为pico投影仪，如来自Microvision Inc.，Redmond，WA，USA的Pico投影仪显示器，或来自AAXA Technologies，Inc.，Santa Ana，CA的微型投影仪。如这些投影仪的影像形成装置因为包括小尺寸、轻重量和低功率要求的许多原因而具有优势。这些占用空间小的投影仪当前被用于手机和其它非常便携的电子装置，所述投影仪扫描一个或多个低功率固态光源，如发光二极管(LED)或显示器表面上的激光。这类投影仪需要少量的光学部件来用于在一定距离范围内的投影。固态光源本身通常可根据需要快速开启和关闭，这样使得仅仅被投影的那些影像像素消耗电力。这允许显示装置在低功率水平下操作，这样使得可将电池电源用于投影仪54。替代实施方案使用如影像形成设备的其它种类的电子成像投影仪，如使用以下的那些投影仪：数字式微镜阵列，如来自Texas Instruments，Inc.的数字式光处理器(DLP)；微型电子机械光栅光阀阵列，如来自Silicon Light Machines，Inc.的光栅光阀(GLV)装置；或包括硅基液晶(LCOS)装置的液晶装置(LCD)。在一个替代实施方案中，投影仪54由光源和可移动靶以及移动靶的电动机或其它致动器提供，其中靶被定位在光源的路径中以用于提供显示接收器位置的影像。
图4的透视图示出投影仪54如何执行根据本发明的一个实施方案的显示功能。如左图所示，投影仪54可投影光以在超出接收器10的区域的像场58范围内形成影像。当使用传感器设备40定位接收器10时，投影仪54将接收器图案60显示在患者14身上，其中接收器图案60至少指示了示出接收器10在患者14后方或下方的位置的轮廓。右图示出所需的对准，其中从x射线管头中的准直仪光源发射的准直仪图案62与接收器图案60对准。注意，在这种配置下，投影仪54可将影像投影在超出接收器10的尺寸的区域范围内，从而能够在将准直仪与辐射路径在接收器10上定心之前显示出接收器10的轮廓。
图5A的透视图示出从处于一种空间配置的辐射源20显示的准直仪图案62，其中辐射源20的辐射路径(如前所述沿轴R定心)不与接收器10或其滤线栅12对准。图5B的透视图示出显示设备50中的投影仪54，其直接将接收器图案60投影在接收器10上。图5C示出重叠的路径和错配图案60和62，指示辐射源20与接收器10之间的较差对准。图5D的透视图则示出正确的对准，其中接收器图案60与准直仪图案62中心对准并且对称。可观察到，当SID不正确时，即接收器10相对于辐射源20太远或太近，可能遇到投影仪54与准直仪图案62之间的视差问题。
投影仪54的焦点可以通过许多方式实现。激光投影仪不需要焦点调整。自动聚焦设备可用于其它投影仪类型，所述自动聚焦设备使用例如测距信号如超声波信号或红外(IR)光来测量从辐射源至被成像受试者的距离。图4示出自动聚焦设备112，其与投影仪54信号连通以确定到受试者的距离。自动聚焦和测距的方法与装置较为便宜并且是影像采集领域的技术人员所熟知的。或者，来自传感器设备40的信息可用于确定焦距并用于自动聚焦。
图6的透视图示出投影仪场58，其具有超出投影图案60的尺寸的区域。这个能力允许投影仪54显示源与接收器对准所需要的信息。
所需要的调节涉及辐射源20与接收器10之间的关于如下参数的空间关系：目标定心和接收器相对于辐射路径的角度，以及沿辐射路径的源与影像距离。接收器轮廓的显示对于减小反向散射进行的准直仪调整来说也有价值。
来自投影仪54与来自x射线管头的准直仪光的显示图案的位置关系可用作对准指示物。举例来说，图7A示出来自准直仪光的准直仪图案62与来自投影仪54的接收器图案60的对准是如何指出辐射源20与其接收器10所需要的对准调整。60和62处示出的图案是选择用于说明的代表性实例，并且可能采取许多形式中的任何形式，包括但不限于瞄准线图案，所述瞄准线图案包括具有或不具有图7A和图7B的实例所示的中心圆圈的瞄准线图案。在相对位置90，辐射源20和接收器10没有对准，并且各个图案62和图案60都指示出这种对准不当。在相对位置92，辐射源20比位置90更接近与接收器10对准，更接近定心，且图案62和图案60显示为略微重叠，但并未相对于彼此定心。在相对位置94，辐射源20和接收器10对准，且所显示的各个图案62和图案60重叠以指示出这种定心对准。此外，在位置94，图案60与图案62尺寸相同且覆盖大致相同区域，所以也指示出准直仪已被恰当设置以限制辐射分布并减少反向散射的可能性。投影仪54也显示用于SID和角度的值66。在一个替代实施方案中，也显示源与对象距离(SOD)。所投影的值可定位于接收器图案60之内或之外。在可感应准直仪叶片位置的替代实施方案中，还可以在显示器上提供关于对准直光束做适当尺寸调整和定向的额外信息。
图7B示出描绘辐射源20与接收器10的较差相对定位的其它实例。在相对位置96，辐射源20相对于接收器10几乎定心，但角度偏离正常。接收器图案60因此为非矩形，如具有例如梯形失真图案，从而指示出来自辐射源20的辐射路径与接收器10的角度关系。在相对位置98，辐射源20相对于接收器10几乎定心，但源与影像距离(SID)不正确的，或者即使正确，也应调整准直仪来减少反向散射。在这种情况下，各个图案60与图案62看上去具有不同的尺寸从而指示出需要SID调整。
当投影用于显示设备50时，除接收器10轮廓之外，可在患者身上或旁边显示各种类型的信息，例如：
a)具有彩色光的接收器的位置。使用辅助对准设备的相同传感器可检测并突显成像接收器的轮廓。
b)相对于患者的AEC位置。对有源和无源AEC区使用不同的显示表示。在2011年4月11日由Michael C.Lalena等提交的共同转让、共同待决美国专利申请S/N13/083,776中描述了AEC位置的投影。
c)滤线栅信息，包括滤线栅比值、横向对纵向滤线栅定向。
d)实际的SID和推荐的SID，考虑到检查的类型及使用的滤线栅，使用默认值或由系统逻辑提供。
e)患者信息、检查信息：患者姓名、房间号、患者ID、DOB，以确认这是正确的患者和正确的检查。
f)显示在显示监视器上的对准信息的部分子集，如后续所述，被投影在患者身上。
作为显示设备50的显示屏52
图8示出在显示设备50的一个替代实施方案中可补充或代替投影仪54的显示屏52。在一个实施方案中，如所示，显示屏52靠近准直仪22安装，这样使得操作员在将辐射源20移动到适当位置的同时能够观察所显示的结果。在替代实施方案中，可以在可移除或远端显示屏上或显示器610上(图1)提供对准功用，显示控制台是射线摄影成像设备30本身的一部分。
图9A、图9B以及图9C示出当使用显示屏52作为显示设备50时的操作员界面实例。各种图形图标和影像用于代表恰当的定心、形成角度以及SID所需的调整。角度调整指示器100提供各种图形的和测量的数据来帮助指导辐射源20与接收器10的恰当角度调整。角度信息显示以下一个或多个：
(i)接收器角度。相对于真实水平线的角度测量值可从任选倾角仪28(图3B)或从其它传感设备40数据获得。
(ii)用于辐射源20的管角度。相对于真实水平线的这个角度测量值可类似地从倾角仪28或从其它传感设备40数据计算得到。
(iii)接收器/滤线栅与辐射源20角度。在接收器10与辐射源20之间的这个相对角度测量值可使用来自一个或多个任选倾角仪28(图3B)或从其它传感设备40数据的测量值来获得。
(iv)用于辐射源与滤线栅12对准的相交角度数据。
(v)相对所需角度的辐射源与接收器角度，该辐射源与接收器角度从传感设备40测量值计算得到。这包括用于非法线角度的调整。
SID指示器110不仅列出从测量数据获得的当前SID值，而且在所示实施方案中也示出需要调整的量。定心指示器120提供关于定心误差和所需调整方向的文本和图形信息。在图9B中，定心指示器120包括示出接收器的纵向/横向定向的图形元素104。图标102使用颜色、动画，包括矢量动画或视频剪辑(flashing or video clips)以及不同类型的符号来指示用于相应值的所需调整方向。图形元素104也被提供来帮助在视觉上指示所需的调整。图形元素104可以是许多类型的适合元素(包括圆圈、条形或其它形状)中的任何元素。颜色可用于指示正确的角度、定心或距离值，如果有不同颜色的话，那么不同颜色指示所需改变的建议方向，并且颜色的转变指示在位置之间的移动。各种临界值用于确定调整有多接近所需设置值。
图10示出用于显示屏52上的操作员界面的一个替代实施方案的平面图。SID指示器110列出从测量数据获得的当前SID值。此处，图形元素104包括滑块(slider)，这些滑块示出定心、距离以及角度所需的相对调整量。滑块的定心指示正确的定位。角度调整指示器100示出接收器或x射线源相对于真实水平线或任选地相对于彼此或相对于优选设置值的所测量的角度值。在一个任选实施方案中，显示接收器与x射线源的相对角度之间的差异。定心指示器120如在纵向或横向定向上示出接收器10的影像或轮廓，带有示出x射线束的相对位置和形状的叠加图标122。控制按钮124提供用于改善对准、获得关于所述系统或关于系统部件的信息以及其它功能的有用功用。在一个替代实施方案中，控制按钮124之一用来为即将出现的射线摄影影像设定位观类型(如前后(AP)胸腔检查位观类型)，并且用来指示所用滤线栅(如果存在)的类型。这种设定可接着使用于影像的特定SID和角度值被指定并且显示。
图11示出一系列用于显示屏52的操作员界面显示屏，所述显示屏靠近准直仪22安装并且随着辐射源20角度的改变而改变定向。在位置130，接收器图标132与定心靶图标134以及辐射源图标136一起显示。在位置140，实现部分定心，但是辐射源20必须重新导向接收器。在位置150，转动辐射源20并且屏幕显示自身动态地重新定位来用接收器图标132和图标134以及136表示部件的位置。SID图标152用图形示出必须调整辐射源与接收器的距离。SID图标152随着SID的改变而改变位置。在位置160，获得恰当的定心、角度以及SID。SID值如所示显示在SID指示器110上。
在本发明的一个实施方案中，显示设备50提供与x射线源和接收器的位置相关的大量信息，以及可能与成像期相关的其它类型的信息。这可能包括日期、时间、温度或其它环境条件、关于射线摄影装置自身的信息，如标识号、序列号或制造商和型号标识。在一个实施方案中，也提供指令、建议或警告信息来辅助操作员作出所需调整或获得影像，包括关于以下的信息：已经规定的影像类型和建议的设定值以及辐照值。也能够显示检测器信息。可列出鉴别患者数据，包括姓名、年龄或出生日期、患者号、房间号、关于所测量值的信息或患者血型以及类似的数据。
对使用任选显示屏52的实施方式来说，也可能提供用于由操作员编辑或输入的能力，包括登入或编辑所需辐照设定值，如发生器值，包括kVp、mA、mAs、时间、ECF、焦点、准直仪设置、AEC设置、建议或使用的滤线栅类型以及检测器类型。在一个实施方案中也显示一个工作清单，该工作清单提供此患者所要求的影像和位观的工作列表。在一个实施方案中，显示屏52还示出对患者所采集的影像并且允许技术人员对那些影像进行编辑或注解。
显示在显示屏52上的值包括相关的对准信息，如任何或所有以下以符号、图标或文本形式显示的信息：
(i)SID或其它距离值，如从x射线管到滤线栅的最短距离；
(ii)相对于水平线或相对于辐射路径的接收器角度；
(iii)X射线源角度；
(iv)相对于实际的X射线源角度的实际滤线栅角度；以及
(v)相对于所需角度的实际滤线栅或辐射源角度；
在一个实施方案中，传感器也能够指示滤线栅12是否被使用，以及如果使用，那么正被使用的滤线栅12的类型。所述系统可接着在显示屏52上显示以下信息或将以下信息投影到患者身上：
(i)横向或纵向滤线栅类型；
(ii)滤线栅比值。例如：6∶1、8∶1、10∶1。
(iii)用于正被使用的滤线栅的最佳SID(或SID范围)；以及
(iv)基于检测到的接收器的旋转来使用正确滤线栅类型(横向或纵向)的指示或消息。如果患者不是平躺的，那么所述系统可由滤线栅的倾角仪数据来确定此指示或消息，并且也可使用其它传感器数据来确定此情况。
(v)与滤线栅切断有关的警告消息，这种情况发生在辐射路径的角度过度向滤线栅的一侧或另一侧歪斜时，从而导致滤线栅元件阻档实质量的辐射。
当确定了滤线栅的存在/不存在时，系统逻辑可自动选择用于检查的正确位观或将现有位观改变为一个不同的位观。例如，所述系统可从非滤线栅位观切换到滤线栅位观。这个新的位观可以具有不同的名称、不同的辐照参数或技术以及不同的影像处理参数。
在本发明的一个替代实施方案中，确定影像类型或位观并且基于所述位观类型自动指定用于定心、角度以及SID的一个或多个适当设置值。位观可由操作员如使用显示屏52来设定，并且可以指定所使用的滤线栅类型。或者，所述位观可根据测量数据如倾角仪读数来确定。因此，例如，就图3B来说，倾角仪28的读数可指示仰卧位观并且传感设备40的读数可指示特定滤线栅类型的检测。然后，这种信息由控制逻辑处理器48使用以确定并且显示适合的SID值。作为另一个实例，在垂直位置上检测接收器10指示出可将较长SID用于给定的滤线栅类型。不同的SID值和技术设置值可基于这个信息用于例如不同类型的胸腔x射线。任选地，对位观类型的指令可由操作员或技术人员键入，并且可根据操作员指令而显示或使用用于源与影像距离或角度或两者的适当预设值来调节所显示的值。
如先前所述，为了使对准改善，已提出了用于指示成像接收器相对于辐射路径的位置的其它解决方案。然而，这些早先的解决方案未解决以下特定问题：管与滤线栅对准，和提供指示用于接收器与辐射源的相对角度和源与影像距离的数值。此外，早先的解决方案没有为技术人员提供用于适配不同滤线栅构造的设定和对准和用于以不同于法线角度的特定角度进行成像的所需信息。本发明的设备和方法提供此信息，从而允许技术人员根据已知参数来设定每一次辐照。
由传感设备40检测的各种信息也可以作为DICOM(医学数字成像与通信)标头信息(与影像数据一起存储)的一部分存储并且提供。
投影仪54可以许多方式连接到准直仪22。参阅图12A，示出固定投影仪54的外壳36沿着准直仪22的边缘安装的一个实施方案。通常为发光二级管(LED)或其它固态光源的准直仪灯26安装在准直仪22的内部。基本对x射线来说透明的镜子24将来自准直仪光26的光路径与x射线束32的辐射路径R合并。投影仪光34可投影到宽广的角度范围，但是因为投影仪光的光路径与辐射路径R间隔分开，所以可能存在轻微的视差误差。
图12B的替代配置使用一个第二镜子一双向镜108来将投影仪光34的路径与辐射路径R对准，以便消除视差误差情况。这个配置容许投影仪54投影广泛角度范围的光。
图12C的替代配置用投影仪54替代现有的准直仪光。此处，投影仪54与辐射路径R对准并且能够执行许多用于示出相对于辐射路径R的定心信息的功能。投影的角度范围相比图12B实施方案来说更受限制，但是准直仪路径和接收器位置二者可在一定的角度范围之内同时示出。
根据本发明的一个实施方案，提供一种用于获得受试者的射线摄影影像的射线摄影术系统，所述系统包括：辐射源，其可通电来沿着辐射路径导引辐射能；成像接收器，其对用于形成所述射线摄影影像的辐射能敏感；传感器设备，其被设置来提供一个或多个输出信号，所述输出信号至少指示所述成像接收器的轮廓；以及显示设备，其通过投影或在显示监视器上响应所述一个或多个输出信号来至少产生成像接收器的轮廓。
根据本发明的一个替代实施方案，提供一种用于获得受试者的射线摄影影像的射线摄影术系统，所述系统包括：辐射源，其可通电来沿着辐射路径导引辐射能；成像接收器，其对用于形成所述射线摄影影像的辐射能敏感；传感器设备，其被设置来提供一个或多个输出信号，所述输出信号至少指示所述接收器相对于所述辐射路径的角度，和沿着所述辐射路径的源与影像距离；以及显示设备，其响应所述一个或多个输出信号来产生显示，所述显示提供至少指示所述源与影像距离与所述接收器相对于所述辐射路径的所述角度的一个或多个值。所述显示可以使用投影仪或显示屏或投影仪与显示设备的一些组合。在可获得准直仪叶片位置信息的情况下，所述显示也可指示辐射边界沿着辐射路径与检测器轮廓的对准。

Claims (10)

1.一种用于获得受试者的射线摄影影像的射线摄影术系统，所述系统包括：
辐射源，其可通电来沿着辐射路径导引辐射能；
成像接收器，其对用于形成所述射线摄影影像的辐射能敏感；
传感器设备，其被设置来提供一个或多个输出信号，所述输出信号至少指示所述辐射路径在所述成像接收器的纵向和横向上相对于所述接收器的中心的定心，所述接收器相对于所述辐射路径的角度，以及沿着所述辐射路径的源与影像距离；以及
显示设备，其响应所述一个或多个输出信号来产生显示，所述显示指示所述辐射路径在所述成像接收器的纵向和横向上相对于所述接收器的所述中心的所述定心，并且提供至少指示所述源与影像距离与所述接收器相对于所述辐射路径的所述角度的一个或多个值。
2.如权利要求1所述的射线摄影术系统，其中所述显示设备进一步指示所述成像接收器的轮廓。
3.如权利要求1所述的射线摄影术系统，其中所述显示设备进一步提供指示源与对象距离或所述源与影像距离与所述源与对象距离的组合的值，其中所述显示基于所述源与对象距离的表示来修改。
4.如权利要求1所述的射线摄影术系统，其中所述显示设备包括耦合至所述辐射源的投影仪。
5.如权利要求1所述的射线摄影术系统，其中所述显示设备包括显示监视器，其中所述显示监视器沿着支撑所述辐射源的悬臂组件来设置，其中所述显示监视器包括触摸屏监视器。
6.如权利要求1所述的射线摄影术系统，其中所述成像接收器取自由胶片暗盒、计算机射线摄影术暗盒以及数字式射线摄影术暗盒组成的组，其中所述传感器设备感应电磁信号或电磁场，其中所述传感器设备包括倾角仪，其中所述传感器设备为所述接收器的一部分或为耦合至所述接收器的支架的一部分，且其中来自所述传感器设备的所述一个或多个输出信号进一步提供关于与所述成像接收器一起使用的滤线栅的信息。
7.一种用于获得受试者的射线摄影影像的射线摄影术系统，所述系统包括：
辐射源，其可通电来沿着辐射路径导引辐射能；
成像接收器，其对用于形成作为数字式影像的所述射线摄影影像的辐射能敏感；
传感器设备，其被设置来提供一个或多个输出信号，所述输出信号至少指示所述成像接收器的轮廓，所述辐射路径在所述成像接收器的纵向和横向上相对于所述接收器的中心的定心，所述接收器相对于所述辐射路径的角度，以及沿着所述辐射路径的源与影像距离；以及
显示设备，其响应所述一个或多个输出信号来产生显示，所述显示指示所述成像接收器的所述轮廓和所述辐射路径在所述成像接收器的纵向和横向上相对于所述接收器的所述中心的定心，并且显示至少指示所述源与影像距离与所述接收器相对于所述辐射路径的所述角度的一个或多个数值。
8.一种用于获得受试者的射线摄影影像的方法，所述方法包括：
获得一个或多个信号，所述信号指示成像接收器的中心在所述成像接收器的纵向和横向上相对于来自辐射源的辐射路径的定心，所述接收器相对于所述辐射路径的角度，以及沿着所述辐射路径的源与影像距离；以及
响应所述一个或多个所获得的信号来产生显示，所述显示至少显示所述成像接收器在所述成像接收器的纵向和横向上相对于来自所述辐射源的所述辐射路径的所述定心并且显示指示源与影像距离或所述角度或两者的一个或多个值。
9.如权利要求8所述的方法，其中产生所述显示包括在显示屏上形成显示或将影像朝向所述受试者投影。
10.如权利要求8所述的方法，其进一步包括：
存储从所述一个或多个信号获得的信息；
获得指定位观类型的操作员指令并且根据所述位观类型显示一个预定值，所述预定值指示所述源与影像距离或所述角度或两者；以及
根据所述辐射源相对于所述接收器的所述角度定向来重新定向所述显示，
其中获得所述一个或多个信号进一步包括获得用于耦合至所述辐射源的准直仪的投影仪的焦点的信号，以及
其中获得所述一个或多个信号进一步包括获得指示滤线栅类型的信号并且其中显示一个或多个值包括使用关于所述滤线栅类型的信息。
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