CN103260519A - 用于重建图像投影的方法和设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于获取对象的图像数据的方法和系统。可以使用具有能够相对于对象移动的检测器的成像系统来采集图像数据。可以将造影剂注入到对象中，并且可以通过对象的不同阶段中的造影剂来获取图像数据。可以通过选择的重建技术来重建多个阶段的体积模型。

Description

用于重建图像投影的方法和设备

相关技术的交叉引用

本申请要求2010年10月20日提交的序列号为12/908,189的美国专利申请和2011年1月28日提交的序列号为13/016,718的美国专利申请的权益。上述申请的全部内容通过引用合并到本文中。

技术领域

本公开内容涉及对对象成像，尤其涉及确定和实施对象的最优图像数据获取，从而对对象的各种生理特性和构造特征进行建模。

背景技术

本部分提供与本公开内容相关的背景信息，其不一定是现有技术。

对象（例如患者）可能选择或需要接受外科手术来修正或增强患者的身体结构。对身体结构的增强可以包括各种手术，例如骨骼移动或增强、插入可植入装置、或者其它适当的手术。外科医生可以使用患者的图像来对对象进行手术，其中，可以使用例如磁共振成像（MRI）系统、计算机断层摄影（CT）系统、荧光镜透视检查（例如，C型臂成像系统）的成像系统或其它适当的成像系统来获取患者的图像。

患者的图像可以辅助外科医生进行手术，包括规划手术和实施手术。外科医生可以选择表征患者的二维图像或三维图像。这些图像可以辅助外科医生以微创技术来实施手术：该微创技术使得外科医生能够在实施手术时不去除表层组织（包括皮肤组织和肌肉组织）而查看患者的身体结构。

发明内容

本部分提供本公开内容的概要总结，而并不是本公开内容的所有范围或所有特征的全面公开内容。

根据各个实施方式，用于利用使用对比增强的成像的成像系统获取患者的图像数据的系统可以包括具有第一能量源和第二能量源的成像系统，其中，第一能量源具有第一能量参数，第二能量源具有第二能量参数。该成像系统还可以包括泵，可操作该泵以根据指令将造影剂注入到患者体内。控制器可以与成像系统和泵两者通信。成像系统可以通过控制器与泵通信将造影剂注入到患者体内的定时，并且成像系统还可操作用于基于注入造影剂的定时和/或临床手术来获取图像数据。

通过本文提供的描述，更多方面的适用性将变得明显。该发明内容中的描述和具体示例仅意在用于说明的目的，而并非意在限制本公开内容的范围。

附图说明

本文描述的附图仅是为了对选择的实施方式而不是对所有可能的实施方法进行说明的目的，而并非意在限制本公开内容的范围。

图1是手术室中的成像系统的环境视图；

图2是具有双能量源系统的成像系统的细节视图；

图3A是非对比增强的图像数据的示意性图示；

图3B是对比增强的图像数据的示意性图示；

图4是使用所获取的图像数据重建体积的方法的流程图；

图5A至图5C示出了图像和流经对象的一部分的造影剂；

图6A和图6B示出了对象的两个不同阶段（phase）的重建；以及

图7示出了叠加在图6A和图6B的阶段之一的重建上的器械图标的视图。

在附图的所有若干视图中，对应的附图标记表示对应的部分。

具体实施方式

现在将参照附图更完全地描述示例实施方式。

参照图1，在手术室或手术间10中，用户（例如，外科医生12）可以对患者14实施手术。在实施手术时，用户12可以使用成像系统16获取患者14的图像数据以用于实施手术。可以使用该图像数据生成模型，并且可以将该模型作为图像数据18显示在显示装置20上。显示装置20可以是处理器系统22的一部分，处理器系统22包括输入装置24（例如，键盘）以及可包括与处理系统22结合的一个或更多个处理器或者微处理器的处理器26。可以在处理器26与显示装置20之间设置连接28以用于数据通信，从而能够驱动显示装置20来示出图像数据18。

成像系统16可以包括由在美国科罗拉多州的路易维尔市具有营业所的Medtronic Navigation股份有限公司出售的O-Arm（注册商标）成像系统。2009年5月13日递交的、序列号为12/465,206的美国专利申请中也描述了成像系统16，其包括O-Arm（注册商标）成像系统或在选择的手术期间使用的其它适当的成像系统，上述申请通过引用合并到本文中。

O-Arm（注册商标）成像系统16包括：可移动推车30，其包括控制面板或控制系统32；以及成像机架34，其中，在成像机架34中设置有源单元36和检测器38。如本文进一步描述的那样，可移动推车30可以从一个手术室移动到另一手术室，并且机架34可以相对于推车30移动。这使得成像系统16能够移动，从而使得成像系统16能够用于多个位置和多个手术，而不需要专用于固定成像系统的资本支出和空间。

源单元36可以发射X射线，X射线穿过患者14而由检测器38检测。如本领域的技术人员所理解的那样，源36所发射的X射线可以被发射成锥形并且由检测器38检测。源单元36/检测器38大体上沿直径相对地置于机架34内。检测器38可以在机架34内围绕患者14以360°运动的方式移动，同时源36与检测器38大体上保持180°相对。而且，如本文所示出的那样，机架34可以大体上沿着箭头40的方向相对于可置于患者支架或患者台15上的对象14等幅移动。机架34还可以如箭头42所示相对于患者14倾斜、可以相对于患者14的纵轴14L和推车30沿线44纵向移动、可以相对于推车30大体上沿线46上下移动并且横向患者14，从而能够相对于患者14定位源36/检测器38。可以精确地控制O-Arm（注册商标）成像装置16，使其相对于患者14移动源36/检测器38，从而生成患者14的精确的图像数据。成像装置16可以经由连接50连接至处理器26，连接50可以包括从成像系统16到处理器26的有线连接或无线连接或者物理介质传输。因此，利用成像系统16采集的图像数据可以被传输到处理系统22来用于导航、显示、重建等。

简而言之，根据各个实施方式，成像系统16可以用于非导航手术或导航手术。在导航手术中，可以使用包括光学定位器60和电磁定位器62两者或两者之一的定位器生成场，或者接收或发送在相对于患者14的导航域内的信号。相对于患者14的导航空间或导航域可以被登记至图像数据18，从而使得能够登记在导航域内定义的导航空间以及由图像数据18定义的图像空间。患者追踪器或动态参考坐标系64可以连接至患者14，从而允许患者14到图像数据18的动态登记和登记的维护。

然后，可以相对于患者14追踪患者追踪装置或动态登记装置64以及器械66，从而能够进行导航手术。器械66可以包括光学追踪装置68和/或电磁追踪装置70，从而能够使用光学定位器60和电磁定位器62两者或两者之一来追踪器械66。如同电磁定位器62可以具有通信线76和/或光学定位器60可以具有通信线78那样，器械66可以包括与导航接口装置74的通信线72。分别使用通信线74和78，则探针接口74可以使用通信线80与处理器26通信。应当理解，通信线28、50、76、78或80中的任何一个都可以是有线通信、无线通信、物理介质传输或移动、或任何其它适当的通信。无论如何，通信系统可以设置有相应定位器，从而能够示出器械66相对于图像数据18的追踪位置来实施手术。

应当理解，器械66是任何适当的器械，例如心室支架或血管支架、脊柱植入物、神经学支架或神经学刺激器、消融装置等。器械66可以是干预器械或者可以包括或作为可植入装置。对器械66进行追踪使得能够使用登记的图像数据18来查看器械66相对于患者14的位置，而不在患者14体内直接查看器械66。

另外，机架34可以包括要由相应的光学定位器60或电磁定位器62追踪的光学追踪装置82或电磁追踪装置84。因此，如可以追踪器械66那样，可以相对于患者14追踪成像装置16，从而能够相对于图像数据18对患者14进行初始登记、自动登记或连续登记。在以上并入的美国专利12/465,206中论述了登记和导航手术。

参照图2，根据各个实施方式，源36可以包括单个X射线管100，该单个X射线管100可以连接至开关102，开关102可以使电源A104和电源B106与X射线管100互相连接。通常可以朝向检测器38以锥形108发射X射线并且X射线通常沿着矢量110的方向。开关102可以在电源A104和电源B106之间切换，从而以不同的电压和电流强度给X射线管100供电，从而大体上沿着矢量110的方向朝向检测器38以不同的能量发射X射线。然而，应当理解，开关102也可以连接至能够以不同电压和电流强度提供电力的单个电源，而不是连接至两个不同电源A104和B106的开关102。而且，开关102可以是运行成在不同电压和电流强度之间切换单个电源的开关。患者14可以被定位在X射线锥108内，使得能够基于沿着矢量110的方向朝向检测器38发射X射线来获取患者14的图像数据。

电源A104和电源B106可以设置在源壳体36内，或者可以独立于源36而仅经由适当的电连接（例如第一线缆或线112和第二线缆或线114）与开关102连接。如本文进一步论述的那样，开关102可以以适当的速率在电源A104和电源B106之间切换，使得能够针对各种成像过程以两个不同能量发射X射线来穿过患者14。不同的能量可以用于材料分离和/或材料增强的重建或对患者14成像。

开关102的切换速率可以包括约1毫秒至约1秒，还包括约10毫秒至500毫秒，并且还包括约50毫秒。另外，基于所选择的对比增强的需求，电源A104和电源B106可以包括不同的电源特性，包括不同的电压和不同的电流强度。例如，如本文进一步论述的那样，可以选择电源特性，使得患者14体内的软组织（例如，肌肉或脉管）与硬组织（例如，骨骼）之间的对比增强，或者患者14体内注入造影剂的区域与患者14体内没有注入造影剂的区域之间对比增强。

作为示例，电源A104可以具有约75kV的电压并且可以具有约50mA的电流强度，其可以与可以具有125kV的电压和20mA的电流强度的电源B不同。然后，可以使用开关102来切换所选择的电压和电流强度以给X射线管100供电，从而将适当的X射线大体上沿着矢量110的方向穿过患者14发射至检测器38。应当理解，电压的范围可以是约40kV至约140kV（包括约40kV至约120kV，并且包括约50kV至约80kV），并且电流强度可以是约10mA至约500mA。通常，第一电源A104与第二电压B106之间的电力特性差异可以是约40kV至约60kV以及约20mA至约150mA。

双电源使得X射线管100能够发射双能量X射线。如上所述，两种能量X射线或双能量X射线可以使得能够基于患者14的所获取的图像数据进行对象14模型的增强的和/或动态的对比重建。通常可以使用迭代处理或代数处理来基于所获取的图像数据重建患者14的至少一部分的模型。然而，应当理解，可以设置任何适当数量的电源或切换可能。在本主题公开内容中包括两个仅是为了当前论述的清晰。

电源可以给X射线管100供电，从而生成患者14、患者14的选择部分或者任何其它关注的面积、区域或体积的二维（2D）X射线投影。如本文所述，可以重建该二维X射线投影，从而生成和/或显示患者14、患者14的选择部分或者任何其它关注的面积、区域或体积的三维（3D）体积模型。如本文所述，二维X射线投影可以是使用成像系统16获取的图像数据，而三维体积模型可以是生成的或者建模的图像数据。

如本领域的技术人员通常理解的那样，适当的代数技术包括期望最大化（EM）、有序子集EM（OS-EM）、同时代数重建技术（SART）和全变差最小化（TVM）。基于二维投影进行三维体积重建的应用使得能够进行有效且完整的体积重建。通常，代数技术可以包括迭代处理，以对患者14进行重建，以显示为图像数据18。例如，可以迭代地改变纯图像数据投影或理论图像数据投影（例如，基于“理论上的”患者的图册或程式化模型的图像数据投影或根据“理论上的”患者的图册或程式化模型生成的图像数据投影），直到理论投影图像与所获取的患者14的二维投影图像数据匹配为止。然后，可以将程式化模型适当地改变成所选择的患者14的所获取的二维投影图像数据的三维体积重建模型，并且程式化模型可以用于外科治疗，例如导航、诊断或者规划。理论模型可以与理论图像数据关联以建立理论模型。以此方式，可以基于使用成像装置16获取的患者14的图像数据，来建立模型或者图像数据18。

由于以最优移动对围绕患者14移动的源36/检测器38进行定位，因而可以通过源36/检测器38围绕患者14的基本环形或360°取向的移动来获取二维投影图像数据。而且，由于机架34的移动，检测器不需要沿着纯圆形移动，而是可以沿着螺旋线移动，或者沿着关于或相对于患者14的任何其它旋转移动。而且，该路径基于成像系统16（包括机架34和检测器38）的移动可以是基本上非对称的和/或非线性的。换言之，该路径不需要是连续的，因为检测器38和机架34在跟随最优路径时可以停止、从其刚来的方向向回移动（例如摆动）等。因此，由于机架34可以倾斜或者移动，检测器38不需要围绕患者14行进完整的360°，并且检测器38可以停止以及沿着其已经通过的方向向回移动。

在检测器38处获取图像数据时，双能量X射线通常基于患者14的组织或造影剂的特性以及由Ｘ射线管100发射的两种X射线的能量，来不同地与患者14的组织和/或造影剂进行交互。例如，较之具有由电源B106产生的能量的X射线，患者14的软组织可以不同地吸收或者散射具有由电源A104产生的能量的Ｘ射线。类似地，较之由电源B106产生的的X射线，造影剂（例如碘）可以不同地吸收或者散射由电源A104产生的X射线。在电源A104和电源B106之间的切换使得能够确定患者14体内的不同类型的物质属性（例如，硬或者软身体构造）、造影剂、植入物等。通过在两个电源104和106之间进行切换并且知晓何时使用电源A104生成X射线而不是使用电源B106生成X射线，在检测器38处检测到的信息可以用于识别或分离被成像的不同类型的身体构造或造影剂。

可以使用计时器确定使用第一电源A104的时刻和使用第二电源B106的时刻。这可以使得图像能够被索引和区分，以生成患者14的不同模型。而且，如本文所述，可以使用可作为独立系统的或包括在成像系统16或处理器系统26中的计时器，对利用注入到患者14体内的造影剂所生成的图像数据进行索引。

参照图3A，示意性地示出了利用电源104对X射线管100供电时所获取的图像数据。如图3A所示，图像数据可以包括软组织的图像数据，例如围绕脉管152的周围组织150。如图3A所示，电源A104可以生成X射线管100的X射线，即使在脉管剂152中存在造影剂（例如碘）的情况下，该X射线提供脉管152与周围组织150之间的对比非常小。然而，参照图3B，可以使用第二电源B106生成第二能量X射线，以获取用于示出周围组织150’相对于脉管152’的图像数据。这还可以利用可被注入到患者14体内的造影剂来进一步增强。如现有技术中所理解的那样，两个功率级基于患者14体内的物质具有不同的衰减。该不同的衰减可用于区分物质，例如患者14体内的脉管152和周围组织150。

通过获取如图3A和图3B所示的图像数据，可以进行重建以清晰地识别独立于患者14的周围组织150的、患者14的脉管152。可以使用双能量系统重建患者14的脉管152的模型，以从患者14的周围组织150中辨别出脉管152。在识别脉管152时，可以使用成像系统16（包括O-Arm（注册商标）成像系统），对手术（例如，瓣膜置换手术、支架手术、内含物消融手术或血管成形手术）期间手术室10中的患者14的脉管152进行有效地成像。

至少由于X射线管100在可移动的成像系统（例如成像系统16）中，因而其可以相对于患者14移动。因此，X射线管100可以相对于患者14移动，同时用于X射线管100的能量在第一电源104和第二电源106之间切换。因此，利用第一电源104获取的图像可能与利用第二电源106获取的图像不是相对于患者14的相同的姿势或在相对于患者14的相同位置处。然而，如果期望或选择模型由患者14的单一位置形成，可以基于X射线管100的移动量使用各种插值技术来生成模型，其中，X射线管100的移动量为获取利用第一电源104的投影和利用第二电源106的投影时之间的移动量。

因两个电源104和106而由X射线管100发射的双能量的X射线使得能够提供患者的脉管152和肌肉150之间的非常有效且增强的对比鉴别确定。此外，通过开关102在电源A104和电源B106之间的切换使得能够有效地构建源36，在源36中，单个X射线管100能够生成两个不同能量的X射线，使得能够对患者14进行增强的或动态的对比建模，例如对其中包括造影剂的患者14的脉管进行建模。

通过基于造影剂的注入来门控患者14的图像数据的获取，也可以利用注入的造影剂来对患者14成像。根据各个实施方式，可以将造影剂（例如碘）注入到患者14中，以提供利用成像系统16获取的患者14的图像数据中的附加对比。然而，在图像获取期间，造影剂通过患者14的脉管从动脉期流至静脉期。例如，可以将造影剂注入到患者14的动脉中，在动脉中，造影剂可以通过患者14的脉管流到心脏，经过心脏、通过静脉系统流到肺部，返回心脏，并且流出到患者14的脉管的动脉部分中。

当获取患者14的图像数据以识别或重建患者14的脉管时，知晓获取图像数据的时间相对于注入造影剂的时间，使得能够基于造影剂经过患者14的结构的已知移动来重建各个阶段。换言之，通常理解的是，造影剂将如上所述以已知速率或众所周知的速率流经患者14。如图3B所示，可以使用基于电源A104和电源B106利用X射线管100生成的双能量X射线，来生成患者14的脉管的任何部分的图像数据。

因此，可以关于将造影剂注入到患者14中来门控图像数据的获取。例如，成像系统16的控制部32可以通过通信线172（如图1所示）与泵170（如图1所示）的控制部关联或者通信，以将造影剂抽取或注入到患者14体内。泵170与成像装置控制部32之间的通信172可以是任何适当的通信，例如有线的、无线的或任何其它适当的数据通信系统。此外，泵的控制部170可以合并到成像系统16的控制部32中或处理器系统26中。

根据各个实施方式，成像系统16的控制系统32可以控制泵170来开始将造影剂注入到患者14体内。然后，成像系统16可以获取患者14在一定时间段上的图像数据，以识别患者14的动脉期与静脉期之间的差异。例如，成像系统可以控制泵170来注入造影剂，然后获取约10秒至约20秒（包括约13秒）的图像数据。成像系统16可以识别或区分图像数据的第一部分（例如约5秒至约7秒（包括约6秒））作为动脉期，以及图像数据的第二部分（例如约6秒至约8秒（包括约7秒）之后获取的图像数据）作为静脉期。换言之，控制系统32或其它适当的处理器系统可以对图像数据进行索引，以确定图像数据是何时获取的。此外，应当理解，可以以两个能量获取图像数据。因此，控制器32或其它适当的处理系统（例如，计时器）可以基于使用两个电源104和106中的哪一个给X射线管100供电，来对图像数据进行索引。

在获取图像数据并且确定图像数据获取的分离的时间之后，然后可以进行患者14的脉管的重建，以示出或识别或者重建患者14的动脉期以及与之分离的患者14的静脉期。因此，利用控制器32控制的成像系统16可以用于获取单个图像数据获取扫描或周期中的患者14的静脉期和动脉期两者的图像数据。换言之，患者14的脉管的动脉期和静脉期的阶段确定和重建可以基于患者14的单个图像数据获取阶段。再者，通过只需要单个图像数据获取阶段，可以最小化或限制患者14和手术间人员曝露于从X射线管100发射的X射线。然而，应当理解，可以获取患者14的多个图像数据获取阶段。

除了泵170的定时之外，成像系统16的控制系统32还可以用于门控图像数据的获取，或者利用泵170的定时门控图像数据的获取。例如，可以选择获取心脏舒张期间患者14的脉管的图像数据。在患者14的心脏舒张期间，心脏一般不运动并且脉管中的血液也相对静止。因此，可以通过开始获取关于患者14的心脏运动的图像数据，来获取患者14的图像数据。可以利用开关102来切换使用X射线管100的X射线生成，使得能够对从X射线管100发射X射线进行定时。

通过从X射线管100发射X射线可以基本顺序地获取图像数据，使得X射线管100在所选择的时间段不发射Ｘ射线并且在不同的或第二选择的时间从X射线管100发射Ｘ射线。从一个时间段到另一个时间段期间所发射的Ｘ射线可以是以电源A104或电源B106所允许的两个能量两者中的任一个的。因此，在不同的时间不能从X射线管100发射Ｘ射线，而在其它时间可以以选择的能量从X射线管发射X射线。

由于能够控制成像系统发射或不发射X射线，因而可以关于患者14的生理事件来门控图像数据获取。还应当理解，可以基于患者14的呼吸、患者14的肢体动作和其它生理事件门控图像获取。控制系统32还可以用于关于图像数据是否是在生理事件期间获取的来索引图像数据。可以使用适当的系统（例如心电图）或者基于图像获取的规律的速率（例如，在患者14中约每2秒发生心脏舒张），来确定生理事件。

此外，由于关于患者14来门控成像系统16，因而控制系统32也可以用于控制成像系统16，以控制检测器38相对于患者14的速度。如上所述，成像系统的检测器38可以在成像系统16的机架内平移，以获取患者14的图像数据。此外，如上所述，可以选择只在选择的生理事件（例如，心脏舒张）期间来从患者14获取图像数据。为了生成或形成患者14的至少一部分的三维模型，可以选择在患者14的图像获取之间具有选定量的间隔。

可以以所选择的速度移动检测器38并且改变速度，以确保在所选择的生理事件期间图像的适当间隔。在第一生理事件（例如，心脏收缩）期间以第一速度移动检测器38，并且在心脏舒张期间以第二速度（例如，更大的速度）来移动检测器38，以确保在所选择的生理事件期间患者14的图像获取的适当间隔。

如上所述，在生成三维体积重建以形成模型时，该模型可以用于示出患者的选择部分的多个阶段，以示出生理活动和构造位置的第一阶段以及生理活动和构造位置的第二阶段。因此，该模型或不止一个模型可以用于示出患者的第一阶段（例如，动脉期）和第二阶段（例如，静脉期）。此外，由于检测器38的门控和移动，检测器38在图像数据获取期间的第一位置和检测器38在图像获取期间的第二位置可以用于生成第一模型并生成第二模型，以示出患者14的生理作用的不止一个阶段。此外，患者14的构造及患者的生理可以用于形成三维重建。例如，患者14的骨骼的构成或患者14的心跳的状态可以用作先验知识来帮助模型重建。

此外，成像系统16的控制器32可以用于“倒回”检测器38或者使检测器38在其刚经过的同一路径上移动回来。即使沿着所选择的单个路径或方向移动，也可以停止或启动检测器38，以例如门控或获取所选择的位置处的附加图像数据（例如，X射线投影）。因此，控制器32可以控制成像系统16来实现图像相对于患者14的选择的间隔，以基于所需的图像数据重建患者14的适当的或选择的模型。

基于图像数据或原始图像数据的重建可以用于对患者实施手术。如上所述，所选择的导航或追踪系统可以与成像系统16关联。因此，可以将患者14登记至图像数据并且可以实施导航手术。导航手术可以包括在患者14的心脏、脑部或其它脉管中放置支架、消融手术、血管成形手术、植入物放置手术或骨骼切除手术。导航可以包括在外科手术期间追踪或者自动确定在相对于选择的坐标系的导航区域（例如，患者空间中）定位的器械的位置。器械66的位置可以以图标174在显示装置20上示出，该图标174可以叠加在图像数据或者重建的模型或图像数据18上。

在对象中，例如在患者14的体内，存在各种结构。可以使用各种成像方式（例如，诸如O-Arm（注册商标）成像装置16的X射线成像方式）来对一些结构成像。一些结构包括患者14的脉管152。不使用注入到患者14体内的造影剂通常不能对脉管152成像。脉管152也包括多个方面或部分。如本文更详细描述的那样，脉管可以包括包含动脉的动脉期以及包含静脉的静脉期。按照脉管152的特定部分的用途来区分这两个期。简而言之，这两个部分可以关于在动脉期中通过穿过肺部而被充氧的血液和在静脉期中返回到心脏以传输到肺部的血液而彼此相关。

由于血液的流动，造影剂穿过脉管152移动，并且当造影剂移动时，成像装置14随时间捕获图像作为图像帧。造影剂按照患者14的构造和生理所定义的顺序从一个阶段移动到另一个阶段。因此，图像序列包括仅与或者基本仅与每个图像帧中的一相（phase）相关的图像。换言之，如果在造影剂在动脉中时获得图像，则该图像来自动脉期。类似地，如果在造影剂在静脉中时获得图像，则该图像来自静脉期。

所获取的图像数据可以用于重建模型，包括各个阶段的三维（3D）体积模型。图像数据和/或重建的模型可以用于规划或确认手术的结果而不需要或使用导航和追踪。可以获取图像数据以在手术（例如植入物放置手术）中进行辅助。此外，可以使用图像数据来识别患者14的脉管中的阻塞，例如具有造影剂。因此，在手术中使用图像数据不需要导航和追踪。而且，图像数据可以与对象的多个不同阶段相关。不同阶段可以包括动脉期（即，脉管152处的动脉部分）或静脉期（即，脉管152处的静脉部分）。

参照图4，流程图200示出了用于获取对象（例如患者14）的图像数据以重建患者14的各个部分的多个阶段的方法。如本文所述，脉管152可以包括不同阶段并且可以特别使用造影剂来成像。然而，应当理解，也可以基于身体构造的区域和期望查看的身体构造的不同部分或阶段来确定其它阶段。

根据各个实施方式，成像系统16可操作用于以选择的方式来获取患者14的图像数据。例如，图像获取部分通常可以围绕患者14以圆形或各种螺旋、螺线配置或者其它配置相对于患者14移动。然而，由于物质流经患者14的脉管152的速度，成像系统16可能不能确保造影剂在患者14的单个选择的阶段中（例如，在如本文所述的动脉期中）时患者14的完整圆形。因此，可以选择来确定在哪个阶段中获取了患者14的图像数据的选定部分（例如，图像的帧）。

根据流程图200，可以基于所获取的图像数据确定或重建患者14的特定阶段。通常，可以通过用户（例如用户12）以及通过造影剂在患者14中随时间的位置来确定阶段的数量。利用造影剂获取的图像数据使得能够获取用以形成患者14或患者14的一部分的重建的可辨别或可用的图像数据。例如，使用一些没有造影剂的成像方式，各种软组织部分和脉管通常可能不可辨别。重建可以是体积或三维（3D）重建或者患者14的模型。如本文所述，三维模型可以用于各种用途，例如示出器械（例如，消融导管）相对于患者14的位置。

继续参照图4，流程图200可以始于起始块202。在块204中，可以定位对象以成像。应当理解，对象14可以保持在相同的位置或基本相同的位置，从而也可以用于导航手术。如图1所示，可以相对于成像系统16来定位可包括患者14的对象。患者14可以被定位在台15上并且用皮带或其它保持系统来固定位置。不需要将患者固定至台15或提供对患者14的任何具体支撑。如本文所述，成像系统16可以获取患者14的图像数据。所选择的图像获取方法可以包括在相对于患者14的空间选定点处和时间选定点处获取图像数据的帧。图像帧通常可以与图像获取的单个实例相关，并且可以形成患者14的图像数据的采集的一部分，其中可以随时间采集多个图像帧。换言之，图像帧可以包括成像系统16在一个选择的时间和位置的完整视图。

一旦在块204中相对于成像系统16定位了患者14，在块206中可以使用泵170注入造影剂。造影剂可以是任何适当的造影剂（包括碘或其它造影剂），其可操作用于使得患者14的脉管152与患者14的周围组织150之间存在对比。通常，当使用X射线获取图像数据时，软组织可能不是充分或足够不透明的。因此，为了获取软组织或脉管152的适当的图像数据，造影剂可以使脉管152适当地不透明。造影剂经由血流运送可以流过脉管152。脉管中的不透明性生成相对于周围软组织的适当对比，以用于X射线图像获取。泵170可以用于将造影剂注入到患者14体内。然后，造影剂随时间经过患者的脉管152，因而随时间经过脉管的各个阶段。

如上所述，可以使用成像系统16或使用处理器28相对于成像系统16直接地控制泵170，以将造影剂注入到患者14体内。通信线172可以用于控制泵170来注入造影剂。因此，在块208中可以确定注入造影剂的时间。注入造影剂的时间可以是选择的绝对时间（例如，特定的时、分、秒）或可以是相对于图像数据获取的时间。例如，在块210中，可以使用造影剂来采集对象的图像数据。因此，在块208中确定的注入时间可以对应于块210中患者图像获取的启动。换言之，可以在时刻T₀开始注入造影剂，该时刻T₀可能与使用成像系统16获取的第一个图像帧相关。也可以是在时刻T₀启动造影剂的注入。然后，时间从启动造影剂注入开始以用于图像数据获取的选择的步长（例如一秒、两秒等）向前行进。因此，在块208中确定的造影剂注入时间可以是相对时间（例如，相对于图像数据的获取）或绝对时间。另外，也可以确定图像数据获取的时间。

如下面将要详细论述的那样，造影剂被注入到患者14体内，使得具有能够对患者14的脉管成像的适当的对比。如上所述以及如图3A所示，使用各种成像方式（例如X射线成像）时，脉管152通常相对于脉管152周位的软组织150是相对不可辨别的。然而，可以基于成本、图像数据获取效率、用户选择等选择在手术室10中获取X射线图像。然而，通过获取一个注入和图像数据获取周期期间的基本所有必需的图像数据，可以选择尝试最小化注入到患者14中的造影剂。

然而，如图5A至5C所示，造影剂通常流过或经过脉管的不同阶段（例如动脉期和静脉期），并且采集所选择的阶段的适当量的图像数据可能困难。例如，可以使用特定阶段的360°的图像数据采集生成所选择的阶段的三维重建。如果成像装置16不能相对于患者14足够快地旋转，则当造影剂在单个阶段时不能绕着患者14旋转整个360°，于是如图5A至图5C所示，来自相对于患者14的完整360°的一组图像数据将包括多个阶段。因此，确定输入参数（包括哪个帧属于哪个阶段）、与所选择的阶段中的像素密度的峰值和降低有关的参数以及其它参数（包括成像装置16相对于患者14的位置）可以用于适当的三维重建。

如上所述，三维重建可以基于所选择的重建算法。如上所述，重建算法可以包括生成模型以及降低基于所获取的图像数据的投影与理想模型投影之间的误差。通常，重建使用所获取的二维图像数据以确定基于所获取的图像的理论投影。基于所获取的图像数据，将理论投影与用于重建重建的模型投影之间的误差减小至选择的精度。

在注入造影剂之后一次采集的图像数据或采集期间的图像数据可以被及时地与患者14中的造影剂的注入时间或灌注时间关联。如块212所示的那样，可以在图像帧与自注入起的时间之间进行关联。自注入起的时间与图像帧之间的关联可以基于块208中的注入时间确定和块214中的图像获取开始确定。例如，可以以各种时间间隔（例如相隔约1秒）来采集图像。因此，使用成像系统16采集的图像帧的时间线当在一系列图像中被确定时可以与灌注时间（例如，自造影剂注入起的时间）关联。每个图像帧与灌注时间的关联可以用于确定针对其采集了图像的阶段，包括在该期中的造影剂被注入到患者14的图像数据。因此，可以确定在30秒之后或在大约30帧之后获得的图像帧以及所采集的一系列图像数据中的其它帧中的每个帧。换言之，每个帧可以与特定时间相关联或与关于造影剂注入的相对时间相关联。泵和成像装置16可以设置有计时器，以记录与成像时间和灌注时间相关的时间。

在块214中可以确定关注的区域。可以在获取图像数据之前或任何选定的时间确定关注的区域。关注的区域可以包括头盖骨区域、腹部区域、心脏区域、外围区域或者患者14的任何其它适当区域。该区域通常可以与对象的一部分（例如患者14的一部分）相关，可以对该部分成像以获取所关注区域内的脉管的图像数据。

在块214中确定了关注区域之后，在块216中可以确定关注区域中的阶段。再者，对关注阶段的确定可以在图像数据获取之前、期间、或者之后。阶段可以包括确定患者14的脉管152中的造影剂的数量和/或确定或识别造影剂在患者14的脉管152中的位置。例如，如上所述，动脉期和静脉期可以是脉管的两个阶段。然而，应当理解，也可以确定其它阶段，例如早动脉期和晚动脉期两者以及早静脉期和晚静脉期两者。因此，可以进行阶段确定，使得能够重建所选择的阶段，例如只重建动脉期和只重建静脉期，或者重建早动脉期和晚动脉期。对阶段的选择也可以用于确定要重建哪个阶段，以及辅助图像帧的后面的关联以用于重建。

对关注区域中的阶段数量的确定可以基于成像系统16的参数，例如图像数据获取的速度和成像系统16相对于患者14的位置。关于成像系统16的速度，如果将造影剂注入到了患者14体内并且成像系统16每秒只能采集10帧，则不可能采集足够的图像数据来重建大量的阶段。然而，如果成像系统16可操作用于每秒采集30帧或40帧，则可能能够重建更大数量的阶段。

通常，为了以选择的精度来重建三维模型，可以选择获取包括单个阶段的至少约150度（°）至约230°的至少弧的图像数据，包括约180°至约210°，也包括约200°。因此，成像装置16相对于患者14的移动的速度也可以限制或用于确定要成像的阶段的数量。例如，如果当造影剂在动脉期中时成像装置16能够相对于患者14移动至少200°弧度以获取图像数据，则可以重建动脉期。然而，如果在动脉期期间成像装置16能够移动360°弧度，则可以重建动脉期的至少两个阶段，例如早动脉期和晚动脉期。

如上所述，成像系统16或其它处理系统（例如建模系统的处理器系统26）可以用于生成重建。在块218中，图像帧、帧中造影剂注入的关联时间、关注区域和重建阶段的数量可以被输入到所选择的处理器中。实质上，可以将图像数据的帧连同相对于造影剂注入的相关时间和其它参数或约束（包括要重建的区域和要重建的区域中的阶段）提供给适当的处理器系统。也可以从存储器系统重新调用并在块220中输入所确定的阶段的参数或约束。

参数或约束可以包括与何时特定阶段将出现用于成像的造影剂相关的时间约束。例如，动脉期可以被约束到第一时间点和第二时间点之间的图像帧。因此，关联的图像帧可以被分成将与所选择的阶段相关的特定时间帧。此外，对比的时间可以用于确定对比何时可以从图像数据中的一个阶段移动至另一个阶段。阶段的数量也可以是约束并且可以用于确定哪些帧属于哪个阶段。另外，造影剂灌注或流过如由所选择的阶段像素240和242所示的所选择的区域可以用于确定哪些像素具有与造影剂的存在相关的密度。灌注基于携带造影剂的物质（例如，血液）经由脉管的流动。

所确定的参数的输入可以由用户12在手术期间例如使用输入装置24输入，或者可以基于所确定的关注区域和关注阶段从所选择的存储器系统调用。如本文所述，这些参数可以用于允许基于在图像获取阶段期间所采集的患者14的多个图像帧来重建三维体积。

在块222中，可以基于在患者14处获取的图像数据和来自块220的输入参数来重建模型。如图5A至图5C示例性示出的那样，可以采集患者14的图像数据的帧。如上所述，患者14的脉管152可以包括表示患者14中的不同物理构造位置的各个阶段。示例性的阶段可以包括早动脉期230和晚动脉期232，早静脉期234和晚静脉期236。如上所述，使用图像数据，不同阶段的早部分和晚部分可能不可分辨，但是这里为了后续论述而将不同阶段的早部分和晚部分示出为可输入到系统中的不同参数的示例。成像装置16需要以适当的速率获取图像数据，从而能够确定或重建特定阶段（例如动脉期和静脉期）的早阶段和晚阶段。

如图5A所示，可以选择或确定动脉期中的动脉像素或区域240，并且可以选择静脉期中的静脉像素或区域242。如图5A中的交叉阴影线所示，造影剂在早动脉期230中，并且图5A示出了由于在脉管152中存在造影剂而能够捕获图像数据。在图5B中，造影剂已经进入到晚动脉期232中，如晚动脉期区域232中的交叉阴影线所示。此外，如图5B所示，造影剂被示出为开始移动到早动脉期234中，如早静脉期234中的带点的区域所示。

可以输入动脉期中的动脉像素240作为在注入造影剂之后的某个时刻期望具有对比峰值（或图像密度或暗度的峰值）的参数。因此，可以包括包含在针对动脉期的参数时间处的选择区域中的高对比的图像帧以用于重建动脉期。换言之，动脉像素240将具有动脉期中的高对比。因此，在动脉期的选择的时间或选择的图像帧期间具有高对比的图像数据的任何像素将用于动脉期的重建。应当理解，动脉期的中的动脉区域240可以是在重建确定之前或在重建确定期间所选择的满足对比或位置参数的单个像素或一组像素。各参数还可以包括流过的速度或选择区域（例如动脉像素240处）的密度变化，这基于造影剂穿过患者14的脉管152的移动速度是已知的。因此，动脉像素密度中的变化可以用于确认像素（例如动脉像素240）是应该选择用于实施块222中的动脉具体阶段的重建的动脉期像素。

其它输入参数可以包括图像帧与选择的阶段相关的约束。例如，基于图像数据获取的速度和成像装置16的移动速度的一系列图像帧5至帧95可以包括动脉期。如果在这些帧中像素示出了高对比，尤其是当与其它帧比较时，则可以确定该像素（例如，动脉像素240）在动脉期中。因此，注入造影剂的时间和注入造影剂之后采集帧的时间可以用于确定在这些选择的帧中成像的阶段，并且该确定用于确定使用来自该帧的图像数据应该重建哪个阶段。

类似地，静脉期像素242可以具有类似的流过参数或选择的流过参数，以确定静脉像素242在静脉期中。选择的帧的流过参数可以基于患者14中的造影剂的移动的速度。例如，基于造影剂穿过患者14的脉管152的流过的速度，可以确定获取的图像数据的一系列的帧的图像帧110至图像帧220可以是与静脉期相关的帧。图像数据中的静脉像素242的密度随时间的变化可以用于识别静脉期。如图5C的晚静脉期236中的带点的部分所示，造影剂流过或经过静脉像素242。与如图5C所示的图像帧关联的时间可以用于确定造影剂（并因而由于出现造影剂的图像数据）在静脉期中或者静脉期的某个部分中。

当使用注入的造影剂来采集图像数据时，如上所述，图像数据是关联的，并且可以进行脉管的重建。不论使用什么重建方法，都可以如图6A和图6B所示在显示装置20上显示所选择的脉管阶段。重建可以是体积重建或三维重建。由于以上所述的对具体阶段和参数的确定，所以重建算法可以用于重建身体构造的单独且不同的阶段。例如，基于上述参数包括成像装置16的限制，可以共同示出早动脉期230和晚动脉期234作为单个的动脉期245。动脉期模型245可以包括在块214中选择的关注区域中的整个动脉期的体积显示。另外，如图6B所示，静脉期模型可以包括早静脉期234和晚静脉期246两者，并且可以被示成单个的静脉期模型247。而且，可以由用户12或者基于成像装置16的限制来选择阶段的数量。无论如何，显示装置20可以显示对于关注区域所选择的所有阶段或其中任一个。

当在块222中重建模型时，在块260中可以显示该模型，并且在块266中可以进行关于是否要实施手术的确定。如果没有手术待实施，则可以接着“否”路径268至结束块270。当没有手术待实施时，图像数据包括来自块222的重建模型可以用于分析患者14。例如，可以基于包括阻塞、栓塞等的三维模型来确定脉管的结构。

如果在块266中确定待实施手术，则可以接着“是”路径276到块278中用三维模型登记对象。块278中模型到对象的登记可以基于上述的登记技术。例如，使用成像系统16获取图像数据，并且基于成像装置16相对于患者14的移动和/或对成像系统16和患者14的追踪，可以知道成像装置16相对于患者14的位置。成像装置16相对于患者14的已知位置可以用于对在已知位置处获取的患者的图像数据帧所生成的模型进行登记。另外，可以在患者14中定位基准装置或置信，从而确定已知位置相对于生成的模型的登记。

当登记了图像数据和模型，在块280中可以追踪器械。器械可以是任何适当的器械，例如消融导管或其它选择的器械。在块282中，如图7所示，可以在显示装置22上显示图标284，以代表器械相对于模型的位置。图标284可以示出被追踪的器械相对于选择的阶段（例如动脉期230和232）的重建的位置。因此，在患者14中追踪器械可以完成并且可以显示到显示装置上以使用户12能够确定器械相对于患者14的脉管152的位置。在块284中可以实施手术并且该方法可以在块270中结束。手术可以是任何适当的手术，例如心脏附近的消融手术、支架放置手术、栓塞修复手术等。

因此，如上所述，可以基于图像数据获取的选择参数和患者14中的造影剂来重建患者14的脉管152的各阶段。这可以能够对基于各种成像方式通常不可辨别或不易辨别的患者14的各个部分进行重建。这可以能够基于患者14的获取的一系列图像帧来重建模型，包括三维体积模型。在患者14中的灌注造影剂的参数和成像系统16的属性可以用于确定并且选择图像数据的帧以及阶段的可以重建的部分。因此，即使通过成像装置相对于患者14的完整360度旋转不能对单个阶段进行成像，也可以使用上述参数和约束来重建单个阶段。重建可以基于时间参数、造影剂的移动参数等，并且可以用于基于有限获取的图像数据来基本体积地生成三维重建。

为了示例和描述的目的提供了对实施方式的以上描述。该描述并非意在穷举或限制本发明。特定实施方式中的单个元素或特征通常不限于此特定实施方式，而是当可适用时是可互换的，并且即使没有特别地示出或者描述也可以用于选择的实施方式中。同一实施方式也可以以各种方式变形。这样的变形不被视为脱离本发明，并且所有这样的修改都确定为包括在本发明的范围中。

Claims (48)

1.一种利用使用对比增强的成像的成像系统来获取患者的图像数据的系统，所述系统包括：

成像系统，其包含具有一个或更多个第一能量参数的第一能量源和具有一个或更多个第二能量参数的第二能量源；

泵，其能够操作用于响应于指令来将造影剂注入所述患者；

控制器，其与所述成像系统和所述泵通信；

其中，所述成像系统能够操作用于经由所述控制器与所述泵针对将所述造影剂注入所述患者的时间进行通信，并且所述成像系统还能够操作用于基于注入所述造影剂的所述时间和源路径来获取图像数据。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括：

计时器，其能够操作用于确定自通过所述泵注入所述造影剂开始经过的时间量；

其中，所述成像系统包括成像系统控制器，所述成像系统控制器用于基于由所述计时器确定的经过的时间量来为所述患者的图像数据获取安排时间。

3.根据权利要求2所述的系统，还包括：

图像数据索引器，其中，随时间采集所述患者的所述图像数据，并且所述图像数据被所述计时器添加了时间戳，并且所述图像数据索引器能够操作用于执行指令，以基于所述图像数据的被索引的时间、所述患者的生理的先验知识和所述患者的身体构造中的至少一个，来确定所述图像数据的所选择的部分是关于第一身体构造阶段的还是第二身体构造阶段。

4.根据权利要求3所述的系统，还包括：

三维模型重建系统，其能够操作用于执行指令，以重建所述第一身体构造阶段的第一身体构造结构的第一模型以及第二身体构造阶段的第二身体构造结构的第二模型。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述成像系统包括：

与源相对放置的检测器；

附接至所述检测器和所述源的机架，所述机架使得所述检测器和所述源能够相对于所述患者移动；

其中，所述检测器能够操作用于基于来自所述泵控制器的关于注入所述造影剂的时间的信号来相对于所述患者移动。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述源还包括：

单个X射线源管；

单个开关，其与所述单个X射线源管以及所述第一能量源和所述第二能量源两者相互连接；

其中，所述开关能够操作用于通过使用所述第一能量源和所述第二能量源中的任何一个选择性地给所述单个X射线源管供电，来改变给所述单个X射线源管的电力；

其中，所述开关能够操作用于在所述第一能量源和所述第二能量源之间进行切换，以允许在所选择的成像装置位置处基本上同时使用所述第一能量源和所述第二能量源两者进行图像数据获取。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述成像系统还包括：

推车，其具有一组轮子，所述轮子能够操作用于使得所述推车能够将所述机架和所附接的所述检测器和所述源从第一手术间移动到第二手术间。

8.根据权利要求5所述的系统，其中，所述成像系统还包括：

控制器，其能够操作用于执行指令，以移动所述机架、所述检测器和所述源中的至少一个，从而基本上自动地获取所述患者的图像数据。

9.一种使用成像系统获取患者的图像数据的方法，其中，所述成像系统使用利用造影剂的对比增强的成像，所述方法包括：

使用第一电源以第一功率给单个X射线源管供电，以在相对于所述患者的第一选择位置处发射X射线；

使用第二电源以不同于所述第一功率的第二功率给所述单个Ｘ射线源管供电，以在相对于所述患者的所述第一选择位置处发射Ｘ射线；以及

以所述第一功率和所述第二功率两者在所述第一选择位置处获取所述患者的选择部分的图像数据，其中，所述造影剂具有与所述患者的身体构造的Ｘ射线散射图案不同的Ｘ射线散射图案。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一功率被选择成具有约40kV至约180kV的第一电压和约10mA至约500mA的第一电流强度。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第二功率被选择成具有不同于所述第一电压的约40kV至约60kV的第二电压和不同于所述第一电流强度的约20mA至约150mA的第二电流强度。

12.根据权利要求10所述的方法，还包括：

在所选择的手术室中将所述单个X射线源管移动至相对于所述患者的所述第一选择位置。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：

在所述第一电源和所述第二电源之间切换对所述单个X射线源管的供电。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：

使用处理器执行指令，以确定以所述第一功率获取的图像数据与以所述第二功率获取的图像数据之间的差异；

使用所述处理器执行指令，以基于所确定的所述图像数据的所述差异、被成像的所述患者的所述身体构造、所述患者的所述选择部分、关注的身体构造区域、所述患者的生理的定时或节奏，来重建所述患者的所述选择部分的模型，所述模型包括示出所述选择部分中的第一区域和所述选择部分中的第二区域。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，使用所述处理器执行指令来重建所述患者的所述选择部分的模型包括重建所述患者的所述选择部分的多阶段模型。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，重建所述患者的所述选择部分的多阶段模型包括构建所述多阶段模型，以示出生理活动和身体构造位置的第一阶段以及生理活动和身体构造位置的第二阶段。

17.一种使用成像系统获取患者的图像数据的方法，其中，所述成像系统使用利用造影剂的对比增强的成像，所述方法包括：

将包括单个X射线源管和关联的检测器的壳体移动至所选择的手术室中并且移动至相对于所述患者的位置；

将所述单个X射线源管和所述关联的检测器移动至相对于所述患者的第一选择位置；

在将所述单个X射线源管和所述关联的检测器移动至相对于所述患者的所述第一选择位置之后，

以第一功率给所述单个X射线源管供电，以发射穿过所述患者的第一椎形的X射线，

以与不同于所述第一功率的第二功率给所述单个X射线源管供电，以发射穿过所述患者的第二椎形的X射线，以及

在第一时间段中，以所述第一功率和所述第二功率两者来获取第一图像数据；

在第一时间段之后，

以第一功率给所述单个X射线源管供电，以发射穿过所述患者的第三椎形的X射线，

以不同于所述第一功率的第二功率给所述单个X射线源管供电，以发射穿过所述患者的第四X射线，以及

在第二时间段中，以所述第一功率和所述第二功率两者来获取第二图像数据；

其中，所述造影剂具有与所述患者的身体构造的X射线散射图案或吸收图案不同的X射线散射图案或吸收图案中的至少一个。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一功率被选择成具有约40kV至约180kV的第一电压和约10mA至约500mA的第一电流强度。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第二功率被选择成具有不同于所述第一电压的约40kV至约60kV的第二电压和不同于所述第一电流强度的约20mA至约150mA的第二电流强度。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括：

使用所述第一图像数据生成所述患者的第一模型；以及

使用所述第二图像数据生成所述患者的第二模型；

其中，所述第一模型和所述第二模型是基于以所述第一功率和所述第二功率在所述造影剂和所述患者的身体构造之间的X射线衰减差异的对比增强的模型。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第一模型是所述患者的动脉模型，并且所述第二模型是所述患者的静脉模型。

22.根据权利要求21所述的方法，还包括：

将所述单个X射线源管和所述关联的检测器从所述第一时间段之后的相对于所述患者的第一选择位置移动至所述第二时间段之前的第二选择位置；

其中，所述第一图像数据在第一位置处采集，并且所述第二图像数据在不同的第二位置处采集。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，在生成所述第一模型和生成所述第二模型的过程中使用所述第一位置和所述第二位置，以示出所述患者的生理活动的不止一个阶段。

24.一种用于重建对象的多个阶段的系统，所述系统包括：

成像系统，其具有：

能量源，其能够操作用于沿选择的方向发射能量；

检测器，其与所述能量源相对放置，用于检测所发射的能量；

机架，其能够操作用于围绕所述对象定位，以使得所述检测器和所述源能够响应于成像系统指令来围绕所述对象运动；

泵，其能够操作用于响应于泵指令将造影剂注入对象；

与所述成像系统和所述泵通信的控制器，所述控制器能够操作用于给所述成像系统提供成像系统指令并且给所述泵提供泵指令；

其中，所述控制器能够操作用于对使用所述成像系统获取图像数据的时间和将所述造影剂注入所述对象的时间进行控制或记录中的至少一个；

其中，所述控制器还能够操作用于基于注入所述造影剂的时间来获取所述图像数据。

25.根据权利要求24所述的系统，还包括：

泵计时器，其能够操作用于确定自通过所述泵注入所述造影剂开始经过的时间量；以及

成像系统计时器，其能够操作用于确定自通过所述泵注入所述造影剂开始经过了的并且生成了所述图像数据的索引时间的时间量。

26.根据权利要求25所述的系统，还包括：

图像数据索引器，其中，所述图像数据包括所述对象的随时间采集的多个图像数据帧，并且所述多个图像数据帧被所述成像系统计时器添加了时间戳，并且所述图像数据索引器能够操作用于执行指令，以基于所述图像数据的被索引的时间和输入的约束，来确定所述图像数据的所选择的部分是关于第一身体构造阶段的还是第二身体构造阶段的。

27.根据权利要求26所述的系统，还包括：

存储器系统，其存储所述输入的约束，基于所述对象的生理的先验知识、所述对象的身体构造和身体构造阶段的数量将所述输入的约束输入至所述图像数据索引器。

28.根据权利要求26所述的系统，还包括：

三维模型重建系统，其能够操作用于执行指令，以重建所述第一身体构造阶段的第一模型和所述第二身体构造阶段的第二模型。

29.根据权利要求28所述的系统，还包括：

追踪系统，其能够操作用于追踪导航空间中的器械；以及

显示装置，其能够操作用于显示所述第一身体构造阶段的所述第一模型和所述第二身体构造阶段的所述第二模型中的至少一个，以及显示表示所述器械在所述导航空间中相对于所述阶段的位置的器械图标。

30.根据权利要求25所述的系统，其中，所述成像系统还包括：

推车，其具有一组轮子，所述一组轮子能够操作用于使所述推车能够将所述机架和附接的所述检测器和所述源从第一手术间移动至第二手术间。

31.一种重建对象的多个阶段的方法，在选择的起始时间在所述对象中具有造影剂，其中，所述对象中的所述造影剂具有与所述对象的身体构造的X射线散射图案不同的X射线散射图像，所述方法包括：

给X射线源供电，以在选择的成像起始时刻发射待由检测器检测的X射线；

使所述X射线源和所述检测器相对于所述对象移动；以及

在移动所述X射线源和所述检测器的同时，随时间获取所述对象的选择部分的图像数据，其中，所述图像数据包括基于所述X射线源和所述检测器的移动在相对于所述对象的不同位置随时间获取的所述对象的多个图像帧；

将随时间的所述多个图像帧与所述造影剂随时间在所述对象中的位置进行关联；

选择所述对象的第一阶段；

确定所述多个图像帧中的与所述对象中的所述第一阶段相关的第一阶段子集；以及

基于所确定的所述多个图像帧的所述第一阶段子集，来重建所述对象的所述第一阶段的模型。

32.根据权利要求31所述的方法，还包括：

在所选择的手术室中将所述单个X射线源管移动至相对于所述对象的所述第一选择位置。

33.根据权利要求32所述的方法，还包括：

其中，重建所述对象的所述第一阶段的模型包括：使用处理器执行指令，以基于所确定的所述多个图像帧的所述第一阶段子集，来确定所述对象的所述第一阶段的模型。

34.根据权利要求33所述的方法，还包括：

选择所述对象的第二阶段；

确定所述多个图像帧中的与所述对象中的所述第二阶段相关的第二阶段子集；以及

基于所确定的所述多个图像帧的所述第二阶段子集，来重建所述对象的所述第二阶段的模型。

35.根据权利要求34所述的方法，其中，使用所述处理器执行指令来重建所述对象的所述选择部分的模型包括：重建所述对象的所述选择部分的多阶段模型，其中，所述选择部分包括所述第一阶段和所述第二阶段两者。

36.根据权利要求35所述的方法，其中，重建所述对象的所述选择部分的多阶段模型包括：重建所述多阶段模型，以示出生理活动和身体构造位置的第一阶段以及生理活动和身体构造位置的第二阶段。

37.一种重建对象的多个阶段的方法，所述方法包括：

选择所述对象的待重建的第一阶段；

在造影剂穿过所述对象的选择部分移动的同时，接收所述对象的所述选择部分随时间的图像数据，其中，所述图像数据包括随时间获取的所述对象的所述选择部分的多个图像帧；

将所述多个图像帧中的每个图像帧与所述造影剂在所述对象中的位置进行关联；

确定所述多个图像帧中的与所述对象中的所选择的第一阶段相关的第一阶段图像帧子集；以及

基于所确定的所述多个图像帧的所述第一阶段子集，来重建所述对象的所选择的第一阶段的第一阶段模型。

38.根据权利要求37所述的方法，其中，所接收的图像数据包括在相对于所述对象的不同视角处的图像帧。

39.根据权利要求38所述的方法，还包括：

向处理器系统输入关于所选择的第一阶段的约束；

使用所述处理器系统执行指令，以基于所输入的所述约束来确定所述多个图像帧中的与所述对象中的所选择的第一阶段相关的第一阶段图像帧子集；以及

使用所述处理器系统执行指令，以基于所确定的所述第一阶段图像帧子集来重建所述第一阶段模型。

40.根据权利要求39所述的方法，其中，所输入的所述约束包括时间约束、多个阶段约束、输送所述造影剂的定时和灌注速率约束中的至少一个。

41.根据权利要求39所述的方法，还包括：

确定造影剂至所述对象中的输送相对于所接收的图像数据的所述多个图像帧的初始图像帧获取的时间。

42.根据权利要求37所述的方法，还包括：

选择所述对象的待被重建的第二阶段；

确定所述多个图像帧中的与所述对象中的所选择的第二阶段相关的第二阶段图像帧子集；以及

基于所确定的所述多个图像帧的所述第二阶段子集，来重建所述对象的所选择的第二阶段的第二阶段模型。

43.根据权利要求42所述的方法，还包括：

向处理器系统输入与所选择的第一阶段和所选择的第二阶段两者有关的约束。

44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述第一阶段不同于所述第二阶段。

45.根据权利要求44所述的方法，其中，选择所述第一阶段包括选择所述对象的动脉期，并且选择所述第二阶段包括选择所述对象的静脉期。

46.根据权利要求45所述的方法，还包括：

相对于所述对象的所述动脉期或所述对象的所述静脉期中的至少一个追踪器械；以及

在显示装置上将被追踪的器械相对于所述对象的所述动脉期或所述对象的所述静脉期中的至少一个的位置显示作为叠加在重建的第一阶段模型或重建的第二阶段模型中的至少一个上的器械图标。

47.根据权利要求37所述的方法，其中，选择所述第一阶段包括选择所述对象的选择部分中的、所述对象的比所述对象的完整脉管少的部分脉管以被重建成所述第一阶段模型。

48.根据权利要求37所述的方法，还包括：

当造影剂在所选择的第一阶段中时，使成像装置的成像部分以比所述对象的完整360度旋转更小的采集速率相对于所述对象移动。

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