CN103281962B

CN103281962B - 门控图像获取和患者模型重建

Info

Publication number: CN103281962B
Application number: CN201180061207.4A
Authority: CN
Inventors: 帕特里克·A·赫尔姆; 史双河
Original assignee: Medtronic Navigation Inc
Current assignee: Medtronic Navigation Inc
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2031-10-20
Also published as: EP3791791A2; WO2012054740A1; US20180007769A1; EP2629668B1; EP3791791A3; JP2013540045A; US9769912B2; EP2629668A1; JP5797763B2; US20120097178A1; CN103281962A

Abstract

公开了一种用于获取对象的图像数据的方法和系统。可以以至少两种功率特性使用成像系统采集图像数据。可以使用动态或增强的重建技术重建图像数据。

Description

门控图像获取和患者模型重建

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；

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，第二电源B106可以用于利用第二能量特性生成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（例如，两个或更多个功率特性）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。

还应当理解，图像数据和/或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辅助手术，诸如植入物放置。此外，图像数据可以用于识别患者14的脉管中的阻塞，诸如利用造影剂。因此，在手术中，导航和追踪不需要使用图像数据。

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

1.一种使用成像系统获取图像数据的方法，所述方法包括：

将能够移动的单个X射线源管定位在机架中，其中，所述机架连接至可移动的推车，所述可移动的推车能够操作用于将所述机架从第一手术间移动至第二手术间；

使用具有第一功率特性的第一电源给所述单个X射线源管供电，以在相对于患者的第一选择位置处发射X射线；

使用具有不同于所述第一功率特性的第二功率特性的第二电源给所述单个X射线源管供电，以与相对于所述患者的所述第一选择位置相关地发射X射线；

以所述第一功率特性和所述第二功率特性二者来获取相对于所述第一选择位置的图像数据；

基于至少时间以及所述第一功率特性或所述第二功率特性对所获取的图像数据中的多个图像进行索引，以重建所述患者的在所述第一选择位置处的部分的三维模型；以及

使用处理器执行指令，以使用代数迭代技术来重建所述患者的所述部分的三维模型，其中，所述患者的所述部分的三维模型包括基于在所述第一功率特性和所述第二功率特性处的X射线衰减而在所述患者的第一组织和第二组织之间进行区分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述使用处理器执行指令来重建三维模型包括：基于至少所述患者的身体构造和所述患者的生理的迭代处理，以用于重建至少第一三维模型和不同的第二三维模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一功率特性被选择为40kV至180kV的第一电压和10mA至500mA的第一电流强度中的至少一个。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二功率特性被选择为与所述第一电压不同且40kV至60kV的第二电压和与所述第一电流强度不同且20mA至150mA的第二电流强度中的至少一个，其中，通过在第一电源系统和第二电源系统之间切换开关以对所述能够移动的单个X射线源管供电，来选择所述第二功率特性。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述三维模型包括基于图像数据、基于第一组织与第二组织之间的X射线衰减差异而在所述第一组织与所述第二组织之间进行区分的动态对比重建，所述图像数据是通过以所述第一功率特性和所述第二功率特性二者给所述单个X射线源管供电而在相同的第一选择位置处获取的。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述三维模型是所述患者的心脏、所述患者的脉管、脑部及其组合的模型。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

识别所述患者的三维建模的、包括造影剂的脉管中的阻塞。

8.根据权利要求6所述的方法，还包括：

选择要对所述患者进行的手术，所述手术包括：瓣膜定位、瓣膜置换、动脉瘤修正及其组合。

9.一种使用成像系统获取图像数据的方法，所述方法包括：

将能够移动的单个X射线源管定位在机架中，其中，所述机架是环形的并且包括体积，其中，所述能够移动的单个X射线源管被配置为在所述体积内围绕对象移动，其中，所述机架还连接至可移动的推车，所述可移动的推车能够操作用于将所述机架从第一手术间移动至第二手术间；

提供以第一功率特性对所述单个X射线源管供电的第一电源，以相对于患者的第一选择位置发射X射线；

提供以不同于所述第一功率特性的第二功率特性对所述单个X射线源管供电的第二电源，以相对于所述患者的所述第一选择位置发射X射线；

以所述第一功率特性和所述第二功率特性二者门控相对于所述第一选择位置的图像数据获取，以获取所述患者的所选择的生理事件处的图像数据；以及

使用处理器执行指令，以使用代数迭代技术来重建所述患者的相对于所述第一选择位置的部分的三维模型。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述生理事件包括呼吸、心跳或其组合。

11.根据权利要求9所述的方法，还包括：

基于重建的所述模型来选择干预的位置。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

将干预选择为消融、支架植入、血管成形术或其组合中的至少一个。

13.根据权利要求10所述的方法，还包括：

在所述图像数据获取期间，移动所述机架内的所述单个X射线源管和所述机架二者。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，移动所述单个X射线源管和所述机架二者包括：随所述图像数据获取的时间段改变所述单个X射线源管和所述机架中的至少一个的移动速率。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述改变移动速率取决于所述图像数据获取的门控。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：

至少移动与所述单个X射线源管关联的一个或更多个检测器以及机架，所述检测器和所述单个X射线源管都与所述机架相关联，并且所述检测器和所述单个X射线源管能够操作用于相对于所述机架移动。

17.根据权利要求13所述的方法，其中，提供以不同于所述第一功率特性的第二功率特性对所述单个X射线源管供电的第二电源以相对于所述患者的所述第一选择位置发射X射线包括：在与使用所述第一功率特性发射X射线不同的投影处，以所述第二功率特性发射X射线。

18.一种使用具有双能量源系统的成像系统来获取患者的图像数据的系统，所述系统包括：

源系统，其包括：

单个X射线源管；

第一电源系统，其具有第一功率特性，用于对所述单个X射线源管供电，以发射与所述第一功率特性相关的X射线；

第二电源系统，其具有第二功率特性，用于对所述单个X射线源管供电，以发射与所述第二功率特性相关的X射线；以及

开关，其在所述第一电源系统和所述第二电源系统之间进行切换以对所述单个X射线源管供电；

检测器系统，其被定位成检测来自所述源系统的X射线；

环形机架，其被配置为环形地围绕所述患者，所述机架具有环形体积，在所述环形体积中，所述检测器系统和所述源系统二者都被配置为围绕所述患者旋转；

可移动的推车，其可移动地连接至所述机架，其中，所述机架被配置成相对于所述可移动的推车和所述患者线性地移动；以及

控制系统，所述控制系统包括在所述可移动的推车中，用于控制所有的所述机架、所述检测器系统和所述源系统的移动；

其中，图像数据能够操作用于以所述第一功率特性和所述第二功率特性二者在相对于所述患者的至少一部分的多个选择位置处获取。

19.根据权利要求18所述的系统，还包括：

重建系统，所述重建系统能够操作用于执行指令来生成所述患者的所述至少一部分的三维模型。

20.根据权利要求19所述的系统，还包括：

泵，所述泵能够操作用于将造影剂抽吸入所述患者的所述至少一部分中。

21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述控制系统能够操作用于基于从所述泵注入所述造影剂的注入时间来门控所述图像获取以及门控所有的所述机架、所述检测器系统和所述源系统的移动。

22.根据权利要求19所述的系统，还包括：

追踪系统；

显示装置，所述显示装置能够操作用于显示所述三维模型；以及

器械，所述器械能够操作用于利用所述追踪系统、相对于所述患者而被追踪；

其中，所述三维模型能够操作用于被登记至所述患者的患者空间，并且基于利用所述追踪系统追踪所述器械而确定的所述器械的位置能够操作用于在所述显示装置上被显示成叠加在所述三维模型上的图标。

23.根据权利要求19所述的系统，还包括：

存储器系统，所述存储器系统上存储有用于移动所有的所述机架、所述检测器系统和所述源系统的指令；

其中，所述控制系统能够操作用于执行利用所述存储器系统存储的所述指令来控制所有的所述机架、所述检测器系统和所述源系统的移动。

24.根据权利要求18所述的系统，其中，当在相对于所述患者的至少一部分的多个选择位置处获取所述图像数据时，在第一位置处获取所述第一功率特性下的第一投影，在由于从所述第一功率特性切换到所述第二功率特性期间所述检测器的移动而产生的与所述第一投影的所述第一位置不同的、相对于所述患者的第二位置处获取所述第二功率特性下的第二投影。