CN104540452B

CN104540452B - X射线减少系统

Info

Publication number: CN104540452B
Application number: CN201380023437.0A
Authority: CN
Inventors: H·Z·梅尔曼
Original assignee: Control Radiation System Co Ltd
Current assignee: Control Radiation System Co Ltd
Priority date: 2012-03-03
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2033-02-26
Also published as: CN104540452A; HK1206574A1; WO2013132387A2; JP2015513423A; US20150023466A1; EP2822469A2; WO2013132387A3; US9592014B2; KR20140135178A; WO2013132387A4

Abstract

一种X射线系统，包括X射线源、单个大体上为圆形的准直仪、照相机、检测器和显示器、用于将所述准直仪在大体上与所述准直仪的平面平行的平面上移动的装置；其中所述准直仪包括允许所有放射通过的中心孔径、用于根据材料和材料的厚度减少通过的放射量的外部圆环和在所述中心孔径和所述外部圆环之间的内部圆环，所述内部圆环的厚度作为距离中心的距离的函数而改变，厚度开始于中心孔径侧的零，并结束于外部圆环侧的外部圆环的厚度。

Description

X射线减少系统

技术领域

本发明涉及荧光透视的技术领域，且更具体地涉及在荧光透视期间控制X射线放射量的技术领域。

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求于2012年3月3日申请的美国临时专利申请号61/606,375的优先权并与其有关，该美国临时专利申请的全部内容以引用的方式结合于此。

背景技术

在典型的荧光透视系统中，X射线管在相对宽的立体角产生X射线放射。为了避免对患者和医疗团队不必要的放射，X射线吸收材料例如铅的准直仪被用于阻挡多余的辐射。这样，只有必要的立体角的有用辐射离开X射线管来照射必要的单元。

这种准直仪通常用于静态模式，但其可以具有不同的设计和X射线辐射几何形状。可以利用输入来手动或者自动设置准直仪，该输入包括例如在所涉及的环境中的器官的尺寸。

在荧光透视中，情况比单一放射X射线更为动态。X射线辐射在相对长的时间段放射，而医护人员通常需要站在患者旁边，因此靠近X射线辐射。因此，理想的是提供方法来最小化对医疗团队的照射。已经提出了减少X射线放射强度的方法，其中X射线图象的信噪比(S/N)的减少由数字图象增强来补偿。其它方法提议准直仪将X射线放射的立体角限制为图象增强器区域的一部分，并移动准直仪来调换图象增强器的整个输入区域，其中兴趣区(ROI)比其余区域被照射更多。这样，ROI得到足够高的X射线放射来产生高S/N的图象，而图象的其余部分被低X射线强度照射，提供相对低S/N的图象。ROI的尺寸和位置可以以多种方法来确定。例如，其可以是图象中心的固定区域，或者可以自动地围绕在图象的最活跃区域的中心，这个活跃性可以由从荧光透视系统的视频摄像机接收的一系列摄影图象的实时图象分析来确定。

发明内容

根据本发明第一个方面，提供了一种X射线系统，包括X射线源、单个大体上为圆形的准直仪、检测器、显示器和用于将所述准直仪围绕大体上垂直于所示准直仪平面的轴线旋转的装置；其中所述准直仪由大体上不透射X射线放射的区域和透射X射线的区域构造。

检测器可以包括用于在所述准直仪围绕360度(曝光周期)旋转期间整合信号的装置，所述系统还包括用于从所述检测器读取包括象素值的帧的装置。

所述用于读取的装置可以包括用于在每个曝光周期结束时读取包括象素值的装置。

所述用于读取的装置可以包括用于在整数个曝光周期结束时读取包括象素值的装置。

所述用于读取的装置可以包括用于在每个曝光周期结束之前读取包括象素值的装置。

在曝光周期期间读取的帧数量可以是整数。

所述系统还可以包括用于计算每个帧的增益和偏移校正的装置，和根据准直仪形状、速度和位置用于计算每个帧的规一化因子的装置。

所述系统还可以被配置为通过校正和累加在曝光周期内所有的帧来产生曝光图象。

所述系统还可以被配置为通过在读取每个帧之后校正和累加最后读取的N个帧来产生曝光图象。

所述系统还可以被配置为通过校正和累加在曝光周期内读取的帧中所有的曝光象素来产生曝光图象。

所述系统还可以被配置为通过在读取每个帧之后校正和累加最后读取的N个帧中所有的曝光象素来产生曝光图象。

所述用于计算每个帧的规一化因子的装置可以包括用于将象素值乘以补偿DPP差异的理论因子的装置。

所述用于计算每个帧的规一化因子的装置可以包括用于获得校准帧的装置和用于根据所述校准帧计算每个象素的校准因子的装置。

所述校准帧可以包括多个帧的平均值。

所述校准帧可以包括X射线放射开启时捕获的一个帧和X射线放射关闭时捕获的一个帧。

所述用于计算每个帧的规一化因子的装置可以包括用于计算双线性校准的装置。

所述系统还可以包括用于从所述校正的帧产生曝光图象的装置和用于刷新所述曝光图象的装置。

所述用于刷新的装置可以包括对于所述图象的不同区域使用不同的刷新速率的装置。

所述用于读取的装置可以包括用于顺序地访问所述检测器和从其读取整个帧的装置。

所述透射区域可以是与所述准直仪中心同心的圆形孔和与所述准直仪旋转中心同心并跨一定角度的圆形的一部分的形状的孔的结合。

所述准直仪还可以包括平衡因子。

所述帧可以包括与接收第一剂X射线放射的所述圆形孔关联的象素和与接收第二剂X射线放射的所述圆形孔周围的准直仪区域关联的象素，所述第二剂包括所述第一剂的一部分，所述一部分与扇形角度与360度的比值成正比。

所述用于读取的装置可以包括用于随机地访问所述检测器和从其读取象素的装置。

所述用于读取的装置可以被配置为从与当前曝光的扇区相邻的第一完全曝光的扇区读取象素值，并在读取之后重置所述象素。

所述第一扇区的角度跨度可以这样选择，使得读取和重置所述第一扇区内的象素所需的时间不超过所述准直仪旋转相同角度距离所需的时间。

所述系统还可以被配置为重置将要曝光的第二扇区内的象素值，所述第二扇区与当前曝光的扇区相邻。

所述准直仪还可以包括用于将所述检测器与所述准直仪旋转同步的同步装置。

所述同步装置可以包括构造于所述准直仪上通过光传感器的突出部。

所述同步装置可以包括编码器。

所述用于旋转准直仪的装置可以包括在准直仪同心位置装配于准直仪顶部的第一滑轮；装配于马达上的第二滑轮；将所述第一滑轮连接至所述第二滑轮的皮带；与准直仪同心的V型圆形轨道；以及与所述轨道的V形槽连接的三个轮子，所述三个轮子的旋转轴装配于固定在X射线管的参考架的环形静止部分上。

所述皮带可以从以下组中选择：扁平带、圆形带、V型带、多槽带、有棱带、薄膜带和计时带。

所述用于旋转所述准直仪的装置可以包括齿轮传输装置。

所述齿轮传输装置可以从以下组中选择：直齿、螺旋、斜面、准双曲面齿轮、冠状和螺纹齿轮。

所述用于旋转所述准直仪的装置可以包括直接与所述准直仪的边接触的高摩擦旋转表面柱。

所述准直仪可以包括固定孔径。

所述准直仪可以包括可变孔径。

所述系统可以包括用于装配两个同心的固定孔径的准直仪的装置，和用于将所述两个准直仪中的一个相对于另一个旋转的装置。

所述系统可以包括用于将所述两个准直仪中的每一个独立旋转的装置。

所述系统可以包括用于将所述两个准直仪中的每一个以不同速度旋转的装置。

所述系统可以包括用于将所述准直仪以可变的速度旋转的装置。

所述准直仪可以包括设计为用于在固定旋转速度下提供两个不同的每象素放射剂量(DPP)的两个区域的孔径形状。

所述准直仪可以包括用于提供从所述准直仪中心的不同距离而不同级别的DPP的定性曝光配置。

所述系统还可以包括眼球跟踪器，所述系统被配置为跟踪操作者的注视，由此确定兴趣区(ROI)并据此控制所述准直仪。

根据本发明的第二个方面，提供了一种X射线系统，包括X射线源、单个大体上为圆形的准直仪、照相机、检测器和显示器、用于将所述准直仪在大体上与所述准直仪平面平行的平面上移动的装置；其中所述准直仪包括允许所有放射通过的中心孔径、用于根据材料和材料的厚度减少通过的放射量的外部圆环和在所述中心孔径和所述外部圆环之间的内部圆环，所述内部圆环的厚度作为距离中心的距离的函数而改变，厚度开始于中心孔径侧的零，并结束于外部圆环侧的外部圆环的厚度。

所述检测器可以被配置为整合由所述照相机捕获的每个帧的信号，所述系统还被配置为从所述检测器读取包括象素的帧。

所述系统可以被配置为在由所述照相机捕获的每个帧的结尾读取帧。

所述系统还可以被配置为计算每个帧的增益和每个帧的偏移校正，和根据所述准直仪的所述孔径、所述外部圆环和所述内部圆环中的每一个的不同DPP计算每个帧的规一化因子。

所述系统还可以被配置为通过将所述内部圆环划分为多个环，并根据到所述中心孔径的距离向所述多个环中的每一个分配一个理论DPP来计算所述内部圆环的所述规一化因子。

根据本发明第三个方面，提供了一种在X射线系统中增强显示的曝光图象的方法，该系统包括X射线源、单个大体上为圆形的准直仪、检测器、显示器和用于将所述准直仪围绕大体上垂直于所示准直仪平面的轴线旋转的装置；所述准直仪由大体上不透射X射线放射的区域和透射X射线的区域构造，包括：所述检测器从所述X射线源捕获图象；所述检测器在所述准直仪围绕360度(曝光周期)旋转期间整合信号；从所述检测器读取包括象素值的帧；计算每个帧的增益和偏移校正；根据准直仪形状、速度和位置计算每个帧的规一化因子；从所述校正的帧产生曝光图象；以及刷新所述曝光图象。

所述读取可以包括在每个曝光周期结束时读取象素值。

所述读取可以包括在整数个曝光周期结束时读取象素值。

所述读取可以包括在每个曝光周期结束之前读取象素值。

在曝光周期期间读取的帧数量可以是整数。

所述产生曝光图象可以包括校正和累加在曝光周期内所有的帧。

所述产生曝光图象可以包括在读取每个帧之后校正和累加最后读取的N个帧。

所述产生曝光图象可以包括校正和累加在曝光周期内读取的帧中所有的曝光象素。

所述产生曝光图象可以包括在读取每个帧之后校正和累加最后读取的N个帧中所有的曝光象素。

所述计算每个帧的规一化因子可以包括将象素值乘以补偿DPP差异的理论因子。

所述计算每个帧的规一化因子可以包括获得校准帧和根据所述校准帧计算每个象素的校准因子。

所述校准帧可以包括多个帧的平均值。

所述计算每个帧的规一化因子可以包括计算双线性校准。

所述刷新可以包括对于所述图象的不同区域使用不同的刷新速率。

所述读取可以包括顺序地访问所述检测器和从其读取整个帧。

所述透射区域可以是与所述准直仪中心同心的圆形孔和与所述准直仪旋转中心同心并跨一定角度的圆形的一部分的形状的孔的结合；其中所述帧可以包括接收了第一剂X射线放射的所述圆形孔的象素和接收了第二剂X射线放射的所述圆形孔周围的准直仪区域的象素，所述第二剂包括所述第一剂的一部分，所述一部分与扇形角度和360度的比值成正比；所述读取可以包括随机地访问所述检测器和从其读取象素。

所述读取可以包括从与当前曝光的扇区相邻的第一完全曝光的扇区读取象素值，并在读取之后重置所述象素。

所述第一扇区的角度跨度可以被选择为使得读取和重置所述第一扇区内的象素所需的时间不超过所述准直仪旋转相同角度距离所需的时间。

所述方法还可以包括重置将要曝光的第二扇区内的象素值，所述第二扇区与当前曝光的扇区相邻。

所述方法还可以包括跟踪操作者的注视，由此确定兴趣区(ROI)并据此控制所述准直仪。

根据本发明第四个方面，提供了一种在X射线系统中增强显示的曝光图象的方法，该系统包括X射线源、单个大体上为圆形的准直仪、照相机、检测器和显示器、用于将所述准直仪在大体上与所述准直仪平面平行的平面上移动的装置；其中所述准直仪包括允许所有放射通过的中心孔径、用于根据材料和材料的厚度减少通过的放射量的外部圆环和在所述中心孔径和所述外部圆环之间的内部圆环，所述内部圆环的厚度作为距离所述中心的距离的函数而改变，厚度开始于中心孔径侧的零，并结束于外部圆环侧的外部圆环的厚度，包括：所述检测器整合由所述照相机捕获的每个帧的信号；从所述检测器读取包括象素的帧；计算每个帧的增益和每个帧的偏移校正；根据所述准直仪的所述孔径、所述外部圆环和所述内部圆环中的每一个的不同DPP，计算每个帧的规一化因子。

所述读取可以包括在由所述照相机捕获的每个帧的结尾读取帧。

所述计算所述内部圆环的归一化因子可以包括将所述内部圆环划分为多个环，并根据距离所述中心孔径的距离向所述多个环中的每一个分配一个DPP理论值。

附图说明

为了更好地理解本发明，以及显示如何实现本发明，现在纯粹以通过举例的方式结合附图作为参考。

现在详细参考附图，要强调的是所有细节仅以举例的方式来显示，其目的仅仅是示意性地说明本发明的优选实施方式，以及是为了提供在本发明的原理和概念方面最有用的最易于理解的说明而提出的。在这方面，没有试图示出比本发明的基本理解所必要的结构细节更详细的细节。通过参考附图和说明，本发明的多种形式在实际上如何实施对本领域技术人员来说是显而易见。在附图中：

图1A是荧光透视临床环境和系统的布置示例的简化示意图；

图1B是图1A的系统的布置示例的说明，其显示了本发明的系统示例的部件的其它细节；

图2是显示在荧光透视系统的显示器上的图象示例的示意图；

图3是图1A的系统示例的其它方面的示意图；

图4是参考图3的参数的检测器的X射线曝光区域示例的示意图；

图5是根据本发明的准直仪示例的示意图；

图6是图5的准直仪在某个旋转角度的图象增强器的曝光区域示例的示意图；

图7是图5的准直仪在某个旋转角度的传感器的光线曝光图形示例的示意图；

图8是传感器象素值的读取过程示例的示意图；

图9是传感器象素值的读取过程示例的示意图；

图10A是本发明的准直仪示例的顶部视图的示意图；

图10B是图10A的准直仪示例的底部视图的示意图；

图10C是图10A的准直仪示例的横截面视图的示意图；

图11A是本发明的另一个准直仪示例的主要部件的示意图；

图11B是图11A的部分在操作配置中的示意图；

图11C是图11B的横截面的示意图；

图11D是图11B的准直仪示例的部件的示意图；

图12A是本发明的另一个准直仪示例的主要模块的示意图；

图12B是图12A的模块在操作配置中的示意图；

图13A是本发明的另一个准直仪示例的示意图；

图13B是本发明的另一个准直仪示例的示意图；

图14A是本发明的另一个准直仪示例的主要部件的示意图；

图14B是图14A的部件在操作配置中的示意图；

图15是本发明的另外4个准直仪示例和准直仪随着与旋转中心的距离的变化所产生的定性曝光的示意图；

图16是本发明的另外4个准直仪示例的示意图；

图17A是通常不位于旋转中心周围的ROI示例的示意图；

图17B是改变准直仪的旋转速度配置以提高图17A的ROI的图象质量的示例的示意图；

图18是非旋转准直仪的示例和其在显示器上显示的图像产生作用的示意图；

图19是图17A的ROI和一准直仪的示例，该准直仪可以将旋转中心转移至ROI的中心；

图20A是与图5的示例的相同的准直仪，在此提供用于与图20B的准直仪进行直观比较；

图20B是图5的准直仪具有更大直径和更长扇区孔径的版本示例，其用于避免在准直仪转移期间的图象阴影；以及

图21是参考图1B的流程图，其说明了使用眼球跟踪器的基本荧光透视过程。

具体实施方式

现在参考图1A，其表示了荧光透视临床环境的典型布置。

X射线管100产生X射线放射102，其向上朝向准直仪104占据相对大的立体角。准直仪104阻挡一部分的射线，允许较小立体角的射线继续向上发射，经过通常是由对X射线辐射相对透明的材料制成的床108和通过躺在床108上的患者110。射线的一部分由患者吸收和散射，其余射线到达图象增强器114的典型圆形输入区域112。图象增强器的输入区域通常具有300mm的直径大小，但是对每个型号和技术来说可以不同。图象增强器114产生的图象由照相机116捕获，由图象处理器117处理，然后在显示器118上显示为图象120。

虽然本发明主要参考图象增强器114和照相机116的结合来说明，但是应当理解这些单元可以由任何技术的数字放射成像传感器来替代，例如CCD或CMOS平板或者其他技术例如在平面112上的具有闪烁器的非晶硅。一个这种例子是在纽约的Lake Success的美国佳能公司的CXDI-50RF。术语“检测器”将用于包括任何这些技术，包括任何图象增强器与任何照相机的结合，以及包括任何类型的平板传感器或者将X射线转换为电信号的任何其它设备。

术语“区域”和“地区”在本发明详细说明中任意选择使用，它们含义相同，作为同义词使用。

术语“X射线源”将用于提供对具有X射线点源的设备的宽泛的解释，并不必具有管的形状。虽然在本发明示例中以本领域通用术语惯例使用术语X射线管，但是在此表示本发明的示例不局限于X射线管的狭隘解释，任何X射线源(例如，配置作为点源的放射性材料)可以用于这些示例中。

操作者122站在患者身边执行治疗过程同时注视图象120。

操作者附近有脚底开关124。当踩下开关时，持续的X射线放射(或者可选地如下所述的高频脉冲X射线)发射出来，以提供电影图象120。X射线放射的强度通常是以期望减少对患者和操作者的辐射的低强度放射和期望能得到高质量图象120(高S/N)的高强度放射之间的权衡。利用低强度X射线放射并由此得到的低辐射的图象增强器输入区域，图象120的S/N可能至图象120变得无用。

协调系统126是参考笛卡尔坐标系统，其中Y轴指向页面，X-Y是平行于例如准直仪104和图象增强器输入平板112的平面的平面。

本发明的一个目的是在期望的ROI的图象增强器的输入区域提供高曝光，因此提供高S/N图象同时减少图象增强器区域的其它部分的曝光量，以低图象质量(低S/N)为代价。利用这个配置，操作者可以在ROI看到清楚的图象，并在剩余的图象区域得到足够好的用于一般定位的图象。本发明的另一个目的是在图象中提供更复杂的图象部分，其中每个部分来自于如特定应用期望的不同程度的X射线放射。本发明还有一个目的是提供从图象传感器读取数据的不同方法。在本发明的详细说明全文中提供的示例的上下文中，当一个区域的S/N与另一个区域的S/N进行比较时，比较的是具有相同的对象(例如患者和操作者双手和工具)透射比的象素的S/N。例如，当区域A被描述为具有比区域B更低的S/N时，则假设两个区域的对象的X射线的传输在该区域时是统一的和相同的。例如，在区域A的中心，只有到达对象的射线的1/2被发送到达图象增强器，则区域B的S/N与区域A的进行比较，该区域B也是只有到达对象的射线的1/2被发送到达图象增强器。区域A的S(信号)是区域A的平均读取值(时间平均或者区域平均(如果在统计意义上包括了足够的象素))。区域B的S(信号)是区域B的平均读取值(时间平均或者区域平均(如果在统计意义上包括了足够的象素))。为了简化讨论，在本发明详细说明中不考虑散射放射。散射放射的影响和减少它的装置是本领域公知的。

在下面的示例中，噪声统计假设是高斯分布，其满足实施本发明的大部分实际的方面，并可很好地作为本发明详细说明示例的清晰的表达。这不是本发明的限制，并且如果需要的话，与高斯统计相关的数学分析可以用泊松统计(或者其它统计)替换而不会减少本发明的范围。与每个信号关联的噪声值由那个信号的泊松统计的标准偏差来表示，在本领域中已知为泊松噪声。

另外，在本发明详细说明全文中以相同含义说明每象素剂量DPP，即当象素A的DPP与象素B的DPP比较时，则假设两个象素的对象传输是相同的。

根据本发明的荧光透视临床环境的更详细的布置示例显示于图1B和图21。操作者122踩下脚底开关124来激活X射线(步骤2724)。眼球跟踪器128(例如来自加拿大安大略省卡纳塔的SR研究有限公司的Eyelink 1000)或者任何可选输入设备提供操作者122在往哪里看的指示(步骤2728)。这个信息通常相对于显示器118提供。这个信息，“注视点”，可以例如以(X,Z)坐标形式来提供，在显示器118的平面上，使用坐标系统126。应当理解在这个示例中，显示器118的平面以及因此图象120是平行于坐标系统126的(X,Z)平面的。其它坐标系统也是可用的，包括绑定到显示器118并当显示器118相对于坐标系统126旋转时随显示器118旋转的坐标系统。

将输入128输入的数据提供给基本上是计算机，例如任何PC计算机，的控制器127。如果控制器127判断操作者的注视不固定在图象120上，X射线管100不被激活(步骤2700)。否则，在步骤2710，激活X射线管100并向准直仪104发射X射线放射。

现在参考图2说明显示于显示器118上的图象120的示例。在这个示例中，圆虚线204指示图象的部分200与图象的部分202之间的边界，这两个部分构成完整的图象120。在此示例中，期望在部分200获得好的图象质量，意味着对于部分200的X射线DPP较高，在部分202具有较低的图象质量是可接受的，意味着部分202的DPP较低。

应当理解，两个部分200和202在此仅作为本发明实施方式的示例提供，其并不局限于本示例，并且可以通过控制准直仪中孔径的形状和准直仪移动的模式将图象120划分为任意个部分。下面将提供这些示例。

应当理解，DPP应当解释为向代表图象120的一个象素的部分发送的X射线剂量，该剂量产生用于构造图象120的象素读取值(不包括患者或者不属于系统一部分的其它单元的吸收，例如操作者的双手和工具)。

现在参考图3，具有圆形孔径304的典型准直仪104引入到X射线路径中，以使得只有从X射线管100的焦点306发出的和通过孔径304的X射线106到达图象增强器114的圆形输入表面112，而其它X射线102被准直仪阻挡。这个设置将图象增强器的整个输入区域112曝光于相同的DPP。这个设置不提供与图2的部分200关联的部分300的一个DPP和与图2的部分202关联的部分302的另一个DPP的功能。输入区域112的直径如图3所示是B。

D1表示从X射线焦点306到孔径104的距离。D2表示从X射线焦点306到图象增强器输入表面112的距离。

现在参考图4，其限定了图象增强器输入表面112的当前的示例的部分以支持本发明的示例。在此示例中，部分300是位于图象增强器圆形输入区域112中心的直径为R1的圆形区域。部分302具有环形形状，内部直径R1，外部直径R2。R2通常也是图象增强器输入区域的直径。

现在参考图5，其提供了用于为部分300提供一个DPP和为部分302提供另一个DPP的准直仪的一个实施方式。

准直仪500基本上构造为X射线吸收材料(例如铅，通常厚度为1-4mm)的圆形平板，直径大于r2。准直仪500的孔径502构造为准直仪中心的半径为r1的圆形缺口504和半径为r2和角度508的扇形缺口506。应当理解，如上下文所述，术语扇形用于指示圆形区域的扇形和环形区域的扇形。

在此示例中，孔径502的r1和r2设计为提供图4的R1和R2。当准直仪500位于图4的准直仪104的位置时，r1和r2可以用以下公式来计算：

r1＝R1/(D2/D1)

r2＝R2/(D2/D1)

在此示例中，角度跨度508是36度，即圆周的1/10。准直仪500可以围绕其中心旋转，如箭头512所示。砝码/重量510可以加入以平衡准直仪500，以及确保重量中心的坐标在准直仪平面与旋转中心的坐标重合，因此避免可能由于准直仪失衡导致的系统震动。在一个360度旋转完成之后，部分302的DPP是部分300的DPP的1/10。

应当理解，角度508可以设计为满足任何的DPP比率要求。例如，如果角度508被设计为18度，在孔径500的一个完整的旋转之后，部分302的DPP是部分300的DPP的1/20。当前示例的讨论将以角度508为36度来进行。

在准直仪500的一个旋转完成之后，照相机116捕获由传感器在准直仪500的一个完整旋转时间期间集中的数据的一个帧，这个帧包括从照相机传感器的象素组读取的数据值。现在将更详细地说明这方面，并提供基于CCD(电荷耦合设备)传感器的照相机作为示例，例如来自于法国Velizy Cedex的THALES ELECTRON DEVICES的TH 8730CCD照相机。

在此示例中，照相机116与准直仪500旋转的同步使用构造于准直仪500上的通过光传感器516(例如来自于美国伊利诺伊州Schaumburg的OMRON Management Center ofAmerica有限公司的EE-SX3070)的突出部514来进行。

当从光传感器516接收到突出部514的中断信号时，照相机116传感器的路线被传送给它们的移位寄存器，并且象素开始新的集成周期。从照相机读取之前集成周期的数据。当突出部514再次中断光传感器516时，累积的信号再次传送给照相机传感器116的移位寄存器，形成要被读出的下一帧。

通过这个方法，为每个准直仪完整周期产生一个帧。对于每个帧，图象120的部分202中的DPP是图象120的部分200中的DPP的1/10。

为了提供上述的的附加视图，现在参考图6，其描述了旋转准直仪500的瞬时位置的图象增强器输入112的曝光图象。在这个位置，圆形区域600和扇形区域602暴露在辐射中，而其余扇区604被准直仪500阻挡而未被暴露在辐射中。随着准直仪500旋转，扇区602和604随之旋转，而圆形区域600保持不变。在准直仪500的恒定速度旋转的一个周期期间，区域600之外的每个象素被X射线照射的时间是区域600中的象素被X射线照射的时间的1/10，因此区域600之外的象素接收的DPP是区域600中的象素接收的DPP的1/10。

在图7中，显示了投射于照相机传感器710上的等效光学图像，其中图7的区域700等同于图6的区域600，图7的区域702等同于图6的区域602。图象增强器投射于传感器710的输出图象由数字标号712表示。714是位于图象增强器输出图象的范围之外的典型传感器区域。

对于每个帧，除了利用典型偏移和增益校正来补偿每个象素的线性响应特性之外，还需要部分202的象素的信号乘以因子10以产生图象120，以使得部分202的亮度和对比显示类似于部分200的。在此参考特定示例所述的这个方法将被称为象素“归一化”。根据X射线曝光方案来制成归一化方案(即，准直仪的形状、速度和位置)。

为了产生每秒10帧(fps)的电影，准直仪500需要以每秒10圈(rps)的速度旋转。为了产生16fps的电影，准直仪500需要以16rps的速度旋转。

随着每个360度的旋转，完成了输入区域112的完整曝光。曝光周期(EC)由此定义为用于提供输入区域112的最少的完整设计曝光的准直仪500的最少量旋转。在图5的准直仪500示例中，EC需要旋转360度。对于其它准直仪的设计，例如图13A中的一个，EC需要旋转180度，对于图13B中的一个，EC需要旋转120度。

应当理解，准直仪、投射在图象增强器输入区域112上的X射线、投射在照相机传感器(或者平板传感器)上的图象以及显示于显示器118上的图象的示例以忽略了可能的几何问题的一般方式来说明，例如由于如果还使用了镜子就可能不同的镜头图象导致的图象倒置，或者在说明书全文中显示为顺时针方向但根据特定设计和观察者的朝向可能不同的旋转方向。应当理解，本领域技术人员理解这些选项，并且对于任何特定的系统设计具有正确的解释。应当理解，上述参考准直仪500所述的照相机帧读取方案可以不同：

1.帧的读取不必在突出部514中断光传感器516的时刻。相反，只要每个EC在相同阶段完成，则这可以在准直仪500旋转的任何阶段完成。

2.在一个EC期间读取多于一个帧。然而期望的是，对于每个EC读取整数个帧。如此，读取的帧包括一个EC的完整数据，使得更易于以多种方式建立在显示器118上呈现的一个显示帧：

a.对一个EC的所有帧的象素值求和以产生一个完整曝光图象。然后对下一个EC的所有帧的象素值求和以产生下一个完整曝光图象。这样，在每次完成EC时，显示器上的图片由时间上是连续的图象替换。象素值的归一化可以为每个帧独立进行，也可以只对于帧的总和，或者帧的任何组合进行一次。

b.对于本方法的示例，假设照相机在一个EC期间提供8个帧。在此示例中，序号从1到8的所有8个帧都存储在帧存储器中，而第一个显示帧如上所述的由这些帧产生(对所有帧求和并归一化象素值)。得到的图象随后显示于显示器118。当得到帧9时(在1/8EC后)，在帧存储器中帧1被替换为帧9，并处理(求和，归一化)帧9、2、3、4、5、6、7、8以产生在1/8EC之后现在可以显示于显示器118的第二个显示帧。在另一个1/8EC之后，得到帧10并将其存储于帧2的位置。处理帧9、10、3、4、5、6、7、8以产生第三个显示帧。以这个方式，使用FIFO(先进先出)方法管理的帧存储器并用从传感器获得的每个新帧产生显示帧，在显示器118上给用户显示电影图象序列。

c.在本发明另一个实施方式中，在所获取的帧的集成时间期间，只对根据准直仪形状和动作的规则被X射线曝光的象素的帧象素求和。在上面的示例b中这可以是EC时间的1/8。将要被求和以产生图象的象素是(1)来自区域700的和(2)角度为2x级的扇区中的(准直仪扇区506的角度跨度508)。2X的理由是在集成时间的1/8中，准直仪旋转了EC的1/8。期望稍大于2·的扇区角度(角度508)来补偿准确性的限制。这个求和方法显著减少了涉及求和过程的象素的数量，因此减少了计算时间和计算资源。

d.在本发明另一个实施方式中，象素处理局限于上面c中指定的象素。这个处理方法显著减少了涉及求和过程的象素的数量，因此减少了计算时间和计算资源。

e.在本发明另一个实施方式中，存储的象素局限于上面c中指定的象素。这个存储方法显著减少了存储器中包括的象素的数量，因此减少了存储需求。

f.在本发明另一个实施方式中，本部分所述的任何方法(a－通用概念，b－作为a、c、d和e的特定示例)可以结合到使用这些方法中的一些的任意组合的实施。

3.在多于一个EC期间读取一个帧。在另一个实施方式中，可以操作准直仪以为从传感器接收的每一个帧提供整数个EC。例如，在准直仪的2个EC之后，从传感器读取一个帧。在归一化这个帧的象素值之后，可以将其显示于显示器118上。

应当理解，在很多设计中，传感器提供的帧速率由传感器和相关的电子器件和固件来规定。在这种情况下，准直仪500的旋转速度可以适应传感器特性，以使得一个EC的时间与从传感器接收整数个帧(一个帧或者多个)的时间相同。还可能设置准直仪的旋转速度，以使得在从传感器获得帧的时间周期期间完成整数个EC。

上述有关帧的读取的说明对于CCD类传感器是特别足够的，无论CCD照相机装配于图象增强器还是替代图象增强器和照相机的大致位于图3的平面112的平板传感器。CCD的特殊特性是一次获取整个帧，即传感器的所有象素的值。这之后是将模拟值顺序传输至模数转换器(A/D)。其他传感器例如CMOS光传感器通常一个接一个读取帧象素，这已知为滚动快门方法。与准直仪EC同步的读取传感器帧的方法可应用于这种传感器，而不管使用何种帧的读取方法。读取传感器(例如CMOS传感器)的象素的“随机访问”功能提供了本发明的另一种实施方式。不像CCD传感器，从CMOS传感器读取的象素的顺序可以是系统设计者期望的任意顺序。以下的实施方式使用这个功能。在此上下文中，CMOS传感器代表支持任意顺序的象素读取的任何传感器。

现在参考图8。图8的实施方式也使用图象增强器和CMOS照相机的示例来说明，但是应当理解这个实施方式的方法还可以用于平板传感器和能够随机访问象素读取的其它传感器。

图象增强器114的输出图象被投射到传感器710的区域712上。根据旋转准直仪500的瞬时位置，与准直仪500的位置一起圆形700和扇区702被瞬时照亮，扇区704和扇区714未被照亮。扇区702和704如箭头706所示与准直仪500的旋转一起旋转。

为了本示例的目的，在径向线例如702A或800A之前的象素是它们的中心位于径向线上或者在径向线的顺时针方向的象素。在径向线之后的象素是它们的中心在径向线的逆时针方向的象素。扇区702例如包括在径向线702A之后的象素和在径向线702B之前的象素。例如，在一实施方式模式中，其中在EC中从传感器读取帧一次，与径向线702A相邻的象素刚刚开始曝光于图象增强器的输出图象，与径向线702B相邻的象素刚刚结束了曝光于图象增强器的输出图象。扇区702中的象素在它们位于702A和702B之间的每个位置部分地曝光。在此示例中，在径向线702B和800B之间的扇区中的象素在曝光于图象增强器输出之后还未被读取。

在本实施方式的当前实例中，径向线702A的即时角度位置是K·360度(K乘以360，K是整数，其指示从旋转开始的EC数量)。在准直仪500的示例中，扇区702的角度跨度是36度。因此径向线702B是在K·360-36度的角度。在准直仪的这个位置，扇区800的象素读取周期开始了。径向线800A被定义为保证在这个径向线之后的所有象素都被完全曝光。这个角度可以使用图5的R1和投射到图5上的象素大小来确定。为了计算702B和800A之间理论上最小的角度跨度以保证与800A相邻的象素也被完全曝光，应当考虑半径R1的圆弧在长度上具有1/2象素对角线的长度的弦长。这确定了702B和800A之间的最小角度跨度以保证扇区800中所有象素被完全曝光。在更具体实施中，假设区域712在垂直方向大约有1000个象素和在水平方向大约有1000个象素，并且R1大约是R2的(参见图4)的1/4-1/2，并考虑这个设计和实施的公差，半径R1的有用的圆弧长度应当是例如5个象素对角线的长度。这意味着702B和800A之间的角度跨度将是大约2.5度。也就是说，在图8的实例的瞬间，径向线800A的角度位置是K·360-(36+2.5)度。

在本实施方式的这个特定示例中，扇区800的角度跨度也被选择为36度。因此，在图8实例的瞬间，射线800B的角度位置是K·360-(36+2.5+36)度。

在图8中，画出扇区800的角度跨度以说明比扇区702的角度跨度更小的角度，以强调角度不必是相同的，并且它们在此处提供的例子为相同是仅为了作为该实施方式的一个特定示例的目的。

已经确定了扇区800的几何形状，现在从照相机传感器读取那个扇区的象素。在典型的CMOS传感器中，在读取每个象素之后重置该象素以使得象素可以再次从零开始累计信号。在另一种实施方式中，在第一阶段，扇区800的所有象素被读取，在第二阶段，象素被重置。扇区800的读取和重置周期必须在扇区702旋转等于扇区800的角度跨度的角度距离的时间之内结束，以使得系统及时准备好读取与扇区800的角度跨度相同的下一个扇区，该下一个扇区相对于扇区800的角度位置顺时针旋转扇区800的角度跨度的量。在此示例中：36度。

在上述的示例中，准直仪500以10rps旋转时，36度跨度的扇区800将在一个EC中具有10个定向，定向之间相隔36度，而象素读取和重置周期的速度为10cps(每秒周期数)。

应当理解，这个实施方式可以以不同的特定设计而实现。

例如，扇区800的角度跨度可以被设计为18度，而扇区702的角度跨度则仍然是36度，并且准直仪500以10rps旋转。

在此示例中，扇区800将在一个EC中具有20个定向，定向之间相隔18度，而象素读取和重置周期的速度为20cps(每秒周期数)。

在另一个实施方式中，扇区704中在径向线800B之后和径向线802A之前的象素累积的暗噪声由位于扇区802(径向线802A之后和径向线802B之前)中的象素的另一个重置周期删除。这个重置过程理想地在特别靠近扇区702并且在其之前的扇区802中进行。扇区802的所有象素的重置必须在旋转扇区702的径向线702A到达扇区802的象素之前完成。否则，以与那些用于确定扇区800的类似方法和考虑来设计重置扇区802的角度跨度和角度位置。

从扇区800读取的象素应当进行归一化处理，并可以用于以与上述部分2“在一个EC期间读取多于一个帧”中所述的那些类似的方式产生显示帧，其中在当前的实施方式中，只读取、存储和处理扇区象素，而不是整个传感器帧。

在此实施方式中，在最后被读取的扇区的象素被归一化之后，该被处理的象素可以用于直接替换显示帧中对应的象素。这样，以与雷达波束扫描类似的模式刷新显示帧，每次图像的下一个扇区被刷新。在360/(读取扇区的角度跨度)刷新之后，刷新了整个显示帧。这提供了简单的图象刷新方案。

现在注意图9。不像图8，其中读取扇区包括在径向线800A之后和径向线800B之前的完整的像素集，在本发明中，读取区域几何形状被划分为两个部分：圆形区域700和扇区900。图9的实施方式的扇区900包含径向线900A之后的以及径向线900B之前的，以及还位于半径R-1之后和R-2之前的象素。在此示例中，在半径之前的象素是到中心的距离小于或者等于半径R的象素，而半径R之后的象素是到中心的距离大于R的象素。区域700的象素是位于R-1之前的所有这些象素。

在此实施方式中，以与参考图8实施方式所述的相同方法读取和处理部分900的象素，同样也适用于重置扇区802。

区域700的象素以不同方式处理。

在当前实施方式的一种实施中，区域700的象素在一个EC期间可以读取一次或者多次，并如上用于读取整个CMOS传感器所述的实施方式来处理，或者区域700可以在一个或者多个EC期间读取一次，由此如上用于读取整个CMOS传感器所述的实施方式来处理。

应当理解，对于每个读取方法，必须执行象素的归一化处理以获得显示帧，其中所有象素值代表相同灵敏度的曝光。

现在注意图10，提供了本发明的准直仪与向准直仪500提供旋转功能的运动系统结合的一个示例。

图10A是本示例的准直仪和旋转系统的顶部视图。

图10B是本示例的准直仪和旋转系统的底部视图。

图10C是图10A的a-a的截面图。

图10A显示了准直仪500和孔径502(为清楚起见移除了其它细节)。滑轮1000在与准直仪同心的位置装配于准直仪500顶部。滑轮1002装配于马达1012上(参见图10B和图10C中的马达)。皮带1004将滑轮1000与滑轮1002连接，以将滑轮1002的旋转传输至滑轮1000，因此提供准直仪500所期望的旋转。皮带和滑轮系统示例1000、1002和1004提出了一种平坦皮带系统，但是应当理解，任何其它皮带系统都可以使用，包括圆形带、V型带、多槽带、有棱带、薄膜带和计时带系统。

图10B显示了图10A的底部，显示了之前未显示的更多部件。显示了与准直仪500同轴的V型圆轨道1006(参见图10C的1006的a-a截面)。三个轮子1008、1010和1012与V槽轨道1006接触。3个轮子的旋转轴装配于固定到X射线管的相关机身的环形静止部分1016(图10B中未显示)。这个结构提供了支持准直仪500相对于X射线管位于期望的位置(例如，图3的准直仪104的位置)，然而同时提供了3个轮子1008、1010和1012与轨道1006以用于准直仪如期望的旋转。

马达1014的旋转由滑轮1002通过皮带1004和滑轮1006传送至准直仪500。准直仪然后由在轮子1008、1010和1012上滑动的轨道1006支持旋转。

应当理解，在此所述的旋转机制仅是用于旋转准直仪的旋转机制的可能实施的一种示例。旋转机制可以替换为使用任何类型的齿轮传输机制，包括直齿、螺旋、斜面、准双曲面齿轮、冠状和螺纹齿轮。旋转机制可以为1002使用高摩擦表面柱，并将1002直接与准直仪的边缘接触，以使得不需要皮带1004和滑轮1000。在另一种实施中，也可以将准直仪500配置为马达的转子，在其周围另外设置有定子。

在图5的准直仪的说明中，突出部514和光传感器516被表示为提供跟踪准直仪500的角度位置以用于准直仪角度位置和传感器读取过程之间的同步的元件。这些元件作为一种实施示例而提出。用于跟踪旋转位置的实施装置可以以多种其他方式实现。在图10的示例中，马达1002具有附着的编码器，例如美国马萨诸塞州Fall River的Maxon PrecisionMotors公司的。简单的编码器可以通过将黑色和白色二进制代码条录在准直仪500的圆周上，并使用光传感器来读取这些带来构造，光传感器是例如Newark(http://www.newark.com)的TCRT5000反射光传感器。

上文描述的准直仪具有固定孔径，在准直仪制造好之后不能改变。

应当理解，在本发明的其他实施方式中，准直仪组件的机械设计可制成适应可更换的准直器。这样，不同的孔径可以根据特定应用的需求装配于准直仪组件上。

在本发明的其它实施示例中，准直仪可以设计为在准直仪组件内具有可变孔径。这在图11显示。

图11的准直仪由图11A所示的两个叠加准直仪构造而成。一个准直仪是1100，其具有孔径1104和平衡砝码510，以使得这个准直仪的重力中心为准直仪的旋转中心。第二个准直仪是1102，具有孔径1105和平衡砝码511，以使得这个准直仪的重力中心为准直仪的旋转中心。在这两个准直仪中，孔径的几何形状是半径r1的中心圆孔和半径r2的扇形孔和180度的扇区角度跨度的结合。实际上，准直仪1102与准直仪1100的设计相同，只是上下翻转了。

如图11B所示的将准直仪1100和1102放置为一个在另一个之上且同轴时，得到组合孔径，其与图5的准直仪中的孔径相同。通过相对于准直仪1102旋转准直仪1100，扇区508的角度跨度可以增加或减少。在此示例中，扇区508的角度跨度可以设置为0-180度的范围中。在此示例中，环1108将准直仪1100和1102保持在一起，如图11C所示，其是图11B的b-b截面图。

现在参考图11C(在这截面图中未显示砝码510和511)。在本发明的此示例中，环1108显示为将准直仪1100和1102保持在一起，允许它们一个相对于另一个旋转以如期望的来设置扇区506的角度跨度508。用于将准直仪1100和1102保持在相对期望的角度的锁定机制示例显示于图11D。在图11D中，为清楚起见，环1108未显示准直仪1100和1102。部分1110在图中被切断以暴露环1108的U型1112，在其中容纳准直仪1100和1102。在已经设置了期望的角度跨度508之后，适于螺纹孔1116的螺丝1114被用于将准直仪1100和1102锁定在适当位置。为了改变角度跨度508，操作者可以释放螺丝1114，重新调整准直仪1100和/或1102的方向，然后再次拧紧螺丝1114以设置准直仪位置。

图11的示例，包括角度跨度508的人工调节，提供作为本发明的一个实施实例。很多其他选项也是可用的。图12显示了另一个示例。在此示例中，角度跨度508可以由计算机控制。图12的机制主要是包括类似于图10的单元的两个单元的结构，但具有包括删除了滑轮1000而替换使用准直仪的边缘作为滑轮的少量改变。为清楚起见，附图中未显示平衡砝码510和511。

在图12A中，包括准直仪500的底部单元基本上是图10的组件，但删除了滑轮1000并替换使用准直仪500的边缘作为滑轮。在包括准直仪1200的顶部单元中，当底部组件围绕垂直于纸面的轴旋转180度时该组件与底部组件相同，除非马达1214另外旋转180度以使得其低于滑轮，类似于马达1014。这不是本示例必须的，但是在某些设计情况中，这有助于保持图12的组件上部的空间无不需要的物品。图12B显示这2个组件在一起，以使得准直仪500和1200接近彼此并且同心。在图12B的组件中，准直仪500和1200中的每一个可以独立旋转。对于每个准直仪，可以通过任何的编码系统(包括上述提供的示例)来知道角度位置。

在使用图12B的组件的一个示例中，在准直仪500静止而准直仪1200被旋转直至达到期望的角度508时，角度跨度508才被设置好。然后，两个准直仪以相同速度旋转以提供如上所示的X射线曝光模式示例。应当理解，不需要停止任何一个准直仪来调节角度508。相反，在两个准直仪旋转期间，一个准直仪相对于另一个的旋转速度可以改变，直至达到期望的角度508，然后两个准直仪继续以相同速度旋转。

应当理解，具有例如图12B所示示例的功能的机制可以用于引入更复杂的曝光模式。利用这个机制，角度508可以在一EC期间改变以产生多个曝光模式。例如，角度508可以在EC的前一半加大，在EC的后一半减少。这将产生3个不同曝光的曝光模式(应当理解通过扇区506曝光的区域的边界不会很锐利，并且这些边界的宽度依赖于角度508和相对于准直仪的旋转速度改变这个角度的速度)。

还应当理解，本发明的任何准直仪可以在EC以可变的速度旋转并影响曝光的几何形状。例如，图5的准直仪500可以在EC的前180度以一个速度旋转，在EC另一个180度以两倍速度旋转。在此示例中，在EC的前一半期间通过扇区506曝光的区域的DPP是在EC的第二半期间通过扇区506曝光的区域的DPP的两倍，在这两个半部分之间的边界DPP逐步改变。通过圆形孔径504曝光的中心区域将具有第3阶DPP。其它旋转速度配置可以产生其它的曝光形状。例如在EC的3个不同部分的3个不同旋转速度将产生4个具有不同DPP的区域。

上述提供的示例提出的准直仪具有孔径，其具有包括中心圆开口结合扇形开口的类似的基本形状。使用这些示例来表示本发明的很多方面，但是本发明并不局限于这些示例。

现在参考图13A，显示了本发明的孔径的另一个示例。在此示例中，准直仪1300的孔径是由与准直仪边缘同心的圆形孔1302、扇形孔1304和位于1304相反方向(两个扇形间隔180度)的扇形孔1306构成。如果期望例如图6的环形区域(包括扇区602和604)曝光的DPP是图6的区域600的DPP的1/10，那么扇区1304和1306中的每一个可以被设置为18度，然后相对于图5的准直仪所需要的360度，准直仪1300只旋转180度就可以完成一个EC。此外，对于10fps，准直仪1300的旋转速度应当是5rps，而不是图5的准直仪500的情况下的10rps。另外，例如图5的平衡砝码510对于图13A的准直仪1300是不需要的，因为其通过自己的形状来平衡。

根据本发明的准直仪的另一个示例在图13B中提供。准直仪1310的孔径由与准直仪边缘同心的圆形孔1312、扇形孔1314、扇形孔1316和扇形孔1318构成，三个扇形间隔120度。如果期望例如图6的环形区域(包括扇区602和604)曝光的DPP是图6的区域600的DPP的1/10，那么扇区1314、1316和1318中的每一个可以被设置为12度，然后相对于图5的准直仪所需要的60度，准直仪1310只旋转120度就可以完成一个EC。此外，对于10fps，准直仪1300的旋转速度应当是10/3rps，而不是图5的准直仪500的情况下的10rps。而且，例如图5的平衡砝码510对于图13B的准直仪1310是不需要的，因为其通过自己的形状来平衡。

应当理解，用于旋转图13A和图13B示例中的准直仪的关系和方法，以及如上结合图5的准直仪示例所述的从光传感器读取象素值都可以通过本领域技术人员显而易见的调整来完全移植到图13A和图13B的准直仪示例中。例如，可以通过增加两个象素读取传感器来补充图13B的准直仪和图8的CMOS照相机象素读取传感器800，每一个象素读取传感器与图13B的2个额外的孔径扇区中的一个结合。

这些改变和比较中的一些被显示于下面的表格中，表示了3个不同准直仪示例之间特征和实施上的区别示例。

准直仪	图5	图13A	图13B	注释
					中心圆孔径	是	是	是
孔径扇区数	1	2	3
					扇区角度跨度	36度	18度	12度	对于1:10DPP比率
扇区角度间隔	NA	180度	120度
					EC旋转	360度	180度	120度
rps	10	5	10/3	对于10rps
					10rps的fps	10	20	30

图11和图12提供了如何以扇区506的可变角度跨度508的方式实现图5的准直仪的一个示例。

图14提供了如何构造图13A的准直仪以使得可以如期望的调节扇区1304和1306的角度跨度的示例。

在图14A中显示了2个准直仪1400和1402的示例。灰色背景矩形块用于提供准直仪固体区域和孔径洞更好的显示，而其并不是结构的一部分。

图14B也是这样的。每个准直仪具有与准直仪边缘同心的环形孔构成的孔径和两个扇区孔，每个扇区孔具有90度的角度跨度，扇区间隔180度。当准直仪1400和1402中的一个放置在另一个之上并同心时，提供了图14B的组合准直仪。图14B中准直仪的孔径尺寸和形状与图13A中准直仪的孔径尺寸和形状相同。然而，在如图14B所示组合的情况下，孔径扇区1404和1406的角度跨度可以通过重置准直仪1400和1402相对于另一个的比率来改变。这可以使用上述参考图11和图12所述的任何方法来完成。

应当理解，类似的设计可以提供图13B的准直仪1310的孔径扇区和其它孔径设计的可变角度跨度。

在上述的孔径设计中，孔径形状被设计为以不变的旋转速度提供具有两个不同DPP的两个区域。

图15A表示了这种准直仪和显示对于距离该中心的不同距离r的两个级别的DPP的曝光量图示。可以设计其它孔径以提供任何期望的曝光图示。一些示例显示于图15B、图15C和图15D。图15的所有准直仪具有针对一个EC旋转360度的孔径设计。

图15的准直仪中的孔径特征可以与图13的准直仪中的孔径特征结合。这种结合的示例显示于图16，其显示了具有4种不同孔径设计的4个准直仪。在图16A中，孔径的左和右半边是不对称的，并且一个EC需要旋转360度。图16B提供可具有提供类似于(但不等同)图15C的曝光图示的孔径的准直仪，但是一个EC只旋转90度。图16C提供可具有提供类似于(但不等同)图15D的曝光图示的孔径的准直仪，但是一个EC只包括360/8＝45度旋转。图16D提供具有提供类似于(但不等同)图15D的曝光外形的孔径的准直仪，但是一个EC只包括180度旋转。

根据这些示例，应当理解本发明可以以多种设计实现，并不局限于上述作为示例提供的特定设计。

象素校正：

如上所述，对每个准直仪设计和使用具有不同DPP的象素进行归一化以提供合适的显示帧。归一化方案根据X射线曝光方式(即，准直仪的形状、速度和位置)来进行。这个归一化可以在理论参数的基础上进行。例如，参考图7和图5，准直仪500以恒定速度旋转，环形合成扇区702和704的象素接收圆形区域700的剂量的1/10(在此示例中，扇区506的角度跨度508是36度)。为了简化本示例，假设每次EC结束时(即，准直仪500完成360度旋转)从传感器读取一个帧。还假设所有传感器象素对图象增强器输出具有相同的响应，而图象增强器具有均匀的响应，以及来自X射线管的X射线是均匀的。象素之间唯一的内建(即，系统级的)差异来源来自于准直仪和其运行的方式。在此示例中，基于系统设计的归一化将是象素乘以用于补偿DPP差异的一个或者两个因子。

在一个归一化示例中，环形合成扇区702和704的象素值可以乘以10。在另一个归一化示例中，圆形区域700的象素值可以乘以1/10。在另一个归一化示例中，环形合成扇区702和704的象素值可以乘以5，而圆形区域700的象素值可以乘以1/2。应当理解，在本发明的说明、解释和举例中，乘和除是等同的，也就是说，类似于“乘以1/10”的表达式完全等同于“除以10”的表达式，无论何时提到乘以一个值，其也意味着可选地除以其倒数值，反之亦然。这也适用于公式中使用的乘和除符号。例如A/B也表示A·C，其中C＝1/B。

上述的示例相对简单，因为归一化方案结合具有两个已知DPP的2个已知的区域。对不同的准直仪或者准直仪运动方案来说，情况可以变得更加复杂。

在下面的示例中，对准直仪500的旋转引入改变。即，使用可变的旋转速度替换恒定的旋转速度，如的下表中对于一个EC(如果是准直仪500：360度)提出的：

扇区号	EC范围(度)	角度旋转状态
			1	0-150	恒定速度1
2	150-180	恒定正加速度
			3	180-330	恒定速度2
4	330-360	恒定负加速度

这个旋转模式结合图象象素的卷积，特别是加速扇区，使其更难于估计归一化因子。

在图15C和图15D的准直仪示例中，多个“象素环”(离中心一固定距离的象素)需要合适的归一化因子。归一化因子的理论估计中未包括的系统制造公差可能导致错误，其将在显示器118显示的图象中显示为环模式/图案。

以下的校准方法提供了无需因子的理论估计并补偿了制造公差的校准。

在此示例中，本发明的任何准直仪都可以使用，也可以使用对每个EC来说是固定的任何旋转模式。

荧光透视系统被设置为包括与成像处理相关的所有固定组件(X射线管，期望的X射线操作模式，即电压和电流，可能的X射线滤波器，准直仪，病床，图象增强器，照相机)，但是不包括任何可变部分(患者，操作者双手和工具)。

根据这个校准方法，所需的准直仪以期望的模式旋转。获得一组原始帧(使用上述任何方法)。原始帧是区域712(图7)的所有象素的一个或者多个整数个EC中得到的帧，没有对象素进行任何操作。得到的原始帧的数量应当足够以在平均原始帧获得相对好的S/N，平均原始帧为得到的原始帧的平均。具有比原始帧的S/N高10倍的平均原始帧通常是足够的，而这可以通过获取100个原始帧的平均来得到。应当理解，根据期望的归一化帧的质量，可以使用更多或者更少原始帧。

一个平均原始帧在X射线关闭时创建，另一个在X射线打开时创建。对于此示例，假设用于显示目的的每个象素的亮度值范围从零到255。还选择显示在5-250范围中的理论无噪声帧(最黑的无噪声象素将显示于值5，最亮的曝光的无噪声象素显示于值250。这使得将象素值带到范围0-4和251-255的噪声将其统计显示贡献给所显示的帧)。

原始帧j的每个象素i的校正Pij(在此示例中j是帧数索引)使用X射线打开得到的平均原始帧的象素的值Ai，和使用X射线关闭得到的平均原始帧的象素的值Bi来计算，以产生校正的象素Dij，如下所示：

(公式1)Dij＝(Pij-Bi)·(245/Ai)+5

在另一个较为简单的方法中，校正可以忽略在黑暗和明亮级的噪声视觉方面，并简单地如下所示的校正显示范围0-255：

(公式2)Dij＝(Pij-Bi)·(255/Ai)

应当理解上述建议的校正是线性的，其最好地工作于图象增强器和照相机具有相对线性响应的系统。

对于非线性响应的系统，可以使用更复杂的校正方案，例如双线性校正。在此示例中，象素值的范围粗略地被划分为两个范围。X射线的电流可以被减少，例如为其常规操作模式的1/2，以使得DPP减少1/2。可以理解，减少的电流级别依赖于非线性的性质，而最佳的双线性校正可能要求不同于1/2的X射线电流。还应当理解，DPP还可以以其它方式减少，例如通过将铝板放置于准直仪后。

在此示例中，利用1/2的X射线电流，获得另一组原始帧。应当理解，对于特定的应用，这些原始帧的S/N低于的标准X射线电流的原始帧的S/N。这可以通过使用更多原始帧，例如200个原始帧，来产生1/2的X射线电流的平均原始帧来补偿。假设Mi表示1/2的X射线放射打开时得到的平均原始帧的象素值。

在此示例中公式2的校正示例如下所述的实现：

对于Pij小于或等于127

(公式3)Dij＝(Pij-Bi)·(127/Mi)

对于Pij大于127

(公式4)Dij＝(Pij-Bi)·(255/Ai)

应当理解，Mi的X射线电流可以设置为不同的级别(例如，对于特定应用是标准电流的1/4)，并且公式为以下的形式：

对于Pij小于或等于63

(公式5)Dij＝(Pij-Bi)·(63/Mi)

对于Pij大于63

(公式6)Dij＝(Pij-Bi)·(255/Ai)

还应当理解，如果象素的非线性类似于在系统操作范围内不同的象素(即非线性响应中的区别相对很小)，非线性的校正在大多数情况下是不需要的。如果应用不要求线性响应，而只期望减少显示帧上的象素响应非均匀性效应，那么可以忽略非线性校正。如果忽略所有的象素校正而导致的噪声模式不干扰应用，那么所有的象素校正都可以忽略。根据应用，校正可以不同的复杂程度(线性，双线性，三线性，多项式插值等等)进行，或者完全不用。

可变的ROI和可变的旋转速度分布：

在上述的示例中，说明了具有不同旋转速度的不同旋转分布。在下面的示例中，将在图象的ROI的背景下说明可变的速度的旋转分布。在上述的准直仪示例中，中心圆形区域(例如，图6的600和图7的700)作为ROI，因此比接收较少DPP的环形扇区702和704接收更多DPP。这是常见的情况，并且通常图象的中心区域也是ROI，图像的較重要的部分位于其中。较高DPP导致本区域的S/N较高，因此在那个区域提供更好的图象质量(例如，更好地可分辨的细节)。一般來說，在例如导管插入过程期间，在此過程中移动病床以保持导管在区域700的范围内。然而，有时候图象中的最感兴趣的区域移动到区域700之外。例如参考图17A数字标号1700所示的区域。这可以是多种原因的结果，例如(1)导管顶端移动到区域1700，而患者没有移动以将导管顶端带到区域700，(2)操作者由于任何原因在查看区域1700。这个新ROI信息可以以多种方式反馈以作为系统的输入，包括自动跟随导管顶端或者使用眼球跟踪设备(例如来自加拿大安大略省Kanata的SR研究有限公司的Eyelink 1000)跟随操作者查看的区域，以指示将与用户的注视点结合的期望的ROI位置，或者通过使用计算机鼠标指示期望的ROI位置。

利用孔径扇区702的角度跨度和准直仪的恒定旋转速度，环形外部区域700的DPP是环形内部区域700的DPP的1/10，而环形外部区域700的S/N是环形内部区域700的S/N的1/10^1/2，这导致较低的图象质量。为了克服这个问题并如本发明的基础示例中保持准直仪500的1/10秒的EC的10fps的显示帧的刷新速率，旋转分布配置可以被修改以使得包含区域700的扇区1702(图17B)中的准直仪旋转速度将减少为均匀速度的1/10，而在EC的其余部分的旋转速度将增加以保持1/10秒的EC。

现在参考图17B和利用实际数字举例来进行说明。

假设正好包括区域1700的扇区1702的角度跨度是54度。扇区1702的第一边缘是1702A，其位于63度的角度位置，而边缘1702B位于117度的角度位置。即扇区1700以90度的角度位置为中心。

在此示例中，当扇区702的边缘702A达到63度的角度(1702A的位置)时，准直仪500的旋转速度减少至1rps。这个旋转速度被保持至扇区702的边缘702B到达边缘1700B的位置(117度)。从这点开始，准直仪500的旋转速度再次增加。为简单起见，假设加速度和减速度非常高，并且因此加速时间和减速时间在此示例中可以忽略。对于上述说明，准直仪500旋转配置包括在速度1rps的54+36＝90度(EC旋转的1/4)。为了补偿这个和在平均10rps完成EC，准直仪500的旋转速度在EC旋转剩余的3/4必须增加至X rps，满足以下公式：

(公式7)1rps·1/4+X rps·3/4＝10rps

因此

(公式8)X rps＝(10rps-1rps·1/4)/(3/4)

也就是说，在EC剩余的270度旋转期间，旋转速度应当是13rps。

利用这个旋转配置，扇区1702暴露于与区域700相同的DPP，而区域1700的S/N也与区域700的相同。

应当理解，在扇区1702之外的扇区范围的准直仪旋转速度增加到13rps，DPP将减少到低于恒定旋转速度的DPP，并为区域700的DPP的1/13。

还应当理解，在此提出的区域700仅作为示例来解释根据不同ROI几何形状的旋转配置的设计。区域1700可以在形状和位置上不同，并且有可能的是多个ROI被增加到圆形700的基本ROI上。这些改变利用与上述相同概念的配置变化来处理。

还应当理解，上述的加速度和减速度是EC的不可靠部分，也必须计算在内。假设在下一个示例中，加速度和减速度各占用45度的旋转以及它们是均匀的。在这种情况下，加速必须在边缘702A到达边缘1702A的位置之前的45度开始，减速必须在边缘702B到达1702B的位置时开始。系统所有其它参数是相同的。如果X表示180度的EC期间的旋转速度，而Y是每个45度加速/减速扇区期间的平均旋转速度，那么必须满足以下公式来保持0.1s的EC(或者10rps的平均旋转速度)：

(公式9)1rps·1/4+2·Y rps·1/8+X rps·1/2＝10rps

假设在1rps到10rps之间加速度和减速度不变，Y＝(1+10)/2＝5.5，在180度期间的高旋转是16.75rps。

应当理解，上述的示例中提出的这个方法还可应用于其它加速配置，其它准直仪和其它操作方式(例如不同的fps速率)。还应当理解，上述的象素校正方法也完全可用于不同旋转速度配置。

对于不同图象区域的不同刷新速率：

上面已经提出(用图5的准直仪500示例和10rps的准直仪恒定旋转速度和10fps显示帧刷新速率的操作模式)图7的圆形区域700的DPP比扇区702和704构成的环形区域(简称为“环”)的DPP高10倍。因此，区域700的S/N也比环形区域的S/N好1/10^1/2。整个图象120(图2)的刷新速率是相同的：10fps。整个帧的时间分辨率是0.1秒。在之前的示例中，每个显示帧是从来自照相机116的一个帧的数据构造出来的。显示器118上的区域200等同于传感器上的区域700。区域200的DPP比区域202的DPP高10倍，以及区域200的S/N也比环形区域202的S/N好1/10^1/2。在准直仪的每个EC，数据从传感器714读取，然后被处理并显示于显示器118。完整图象120被每0.1秒刷新一次。

在本发明下面的示例中，期望改进环202的S/N。

在第一个示例中，虽然每0.1秒刷新一次区域200并利用从传感器714读取数据，环202只在每1秒刷新一次。在这1秒期间，从传感器714接收的环202的象素的数据被用于产生之前10个帧的总和的环形图象。在一简化的形式中，索引j＝1到10的所有10个帧都被存储。然后对于环202的范围中的每个象素i，计算值的总和：Pni＝∑pij。然后校正和显示Pni，其中n是每10个帧组的索引号。因此对于j＝1到10，总和帧的象素是P1i。对于j＝11到20，总和帧的象素是P2i。对于j＝21到30，总和帧的象素是P3i，依此类推。因此，利用这个示例得到图象120的显示，其中环202的S/N类似于区域200的，虽然环202在每个单元时间接收区域200的DPP的1/10。要妥协的是，相对于区域200每0.1秒刷新一次，环202每1秒刷新一次，相对于区域200的0.1秒的时间分辨率，环202的时间分辨率是1s。

在第二个示例中，在获得和存储索引为j＝1到10的前10个帧并显示为环202的象素总和之后，以不同的方式对环202进行刷新。代替保持环202的显示1秒直至获得j＝11到20，被显示的图象在0.1秒之后如下所示的被刷新：

获得帧j＝11并将其存储以替换帧1。因此之前存储的帧1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，后面存储的帧：11、2、3、4、5、6、7、8、9、10。以与之前的组相同的方式处理这组帧，并刷新环202。在另一个0.1秒后获得索引为12的帧并将其存储以替换索引为2的帧：11、12、3、4、5、6、7、8、9、10。以相同的方式处理这组，并刷新环202的显示。这个过程不断重复，结果环形区域每0.1秒被刷新，与区域200相同。环202的时间分辨率仍然是1秒，相对于区域200的0.1秒的时间分辨率。环202的S/N类似于区域200的S/N。

在第三个示例中，提出了中间方法。在第一个示例之后，替换对10个帧象素求和以及每1秒刷新一次环202，可以对每5个帧求和以及环202的刷新可以是每0.5秒一次。环202的S/N现在将是区域200的S/N的1/2^1/2，但是仍然比准直仪500的基本示例的1/10^1/2好，并且时间分辨率仅是0.5秒，相对于本方法的第一个示例的1秒。

应当理解，在第二个示例中也可以使用中间方法，可以是替换5个帧的组中的一个而不是每次替换10个帧中的一个，即：1、2、3、4、5，然后6、2、3、4、5，然后6、6、3、4、5，依此类推。在此再次获得环202每0.1秒的刷新，但是0.5秒的时间分辨率，以及环202的S/N现在将是区域200的S/N的1/2^1/2，但是仍然比准直仪500的基本示例中的1/10^1/2好。

应当理解，这个方法还可以用于不是旋转准直仪的准直仪，如图18中的一个。图18A提供了准直仪的顶部视图，图18B是图18A的c-c截面图。准直仪1800提供如本发明准直仪的X射线减少的类似功能。其具有孔径1802以允许那个区域中的所有放射通过，环1806根据材料(通常是铝)和材料厚度减少通过该区域的放射量，并且环1804具有以离中心的距离的函数而改变的厚度，在孔径1802侧开始厚度为零，在环1806侧结束环1806的厚度。图18C提供了作为距离中心的距离r的函数的示意性DPP图表。

以上假设环1806之外的放射被完全阻拦。为了说明本示例的目的，从准直仪1800散射的放射被忽略。对于本示例，假设通过环1806的DPP是通过孔径1802的DPP的1/10。帧速率是10fps，显示帧刷新速率是10/秒。如上面的示例中所述的，与环1806关联的图象部分的S/N是与孔径1802关联的S/N的1/10^1/2。为了显示其中与环1806关联的区域的S/N类似于与孔径1802关联的区域的S/N的图象，可以使用任何上述方法。

图18D提供了具有与准直仪1800关联的显示帧的显示器118的呈现。圆形1822是与通过准直仪1800的孔径1802到达的放射相关的区域。环1824是与通过准直仪1800的环1804到达的放射相关的区域。环1826是与通过准直仪1800的环1806到达的放射相关的区域。应当理解，虽然图18B中的环1804示例的厚度是线性改变的，但是图18C中1814的放射改变示例是非线性的厚度改变。也就是说，很多不同函数可以用于产生厚度1804的坡度，以适于图18B的环1800和环1806之间放射量的期望的逐步改变。

在第一个示例中，虽然每0.1秒刷新区域1822并利用传感器714读取数据，但环1826仅每1秒刷新一次。在这1秒期间，从传感器714接收的用于环1826的象素的数据被用于产生为之前10个帧的总和的环图象。在一简化的形式中，索引j＝1到10的所有10个帧都被存储。然后对于环1826的范围中的每个象素i，计算值的总和：Pni＝∑pij。然后校正和显示Pni，其中n是每10个帧的组的索引号。因此对于j＝1到10，总和帧的象素是P1i。对于j＝11到20，总和帧的象素是P2i。对于j＝21到30，总和帧的象素是P3i，依此类推。因此，利用这个示例，得到图象120的显示，其中环1826的S/N类似于区域1822的S/N，虽然环1826在每个单元时间接收区域1822的DPP的1/10。要妥协的是，相对于区域1822每0.1秒刷新一次，环1826每1秒刷新一次，相对于区域1822的0.1秒的时间分辨率，环1826的时间分辨率是1s。

对于环1824，可以使用DPP在环1820的宽度上从1822的DPP线性减少到这个DPP(环1826的DPP)的1/10的示例。

在此示例中，可以将环1824划分为相同半径的8个环，以使得最小的环#1中的平均DPP是1822的9/10，下一个环#2中的DPP是1822的8/10，环#3是7/10，依此类推，直至最后的环#8是1822的DPP的2/10。

每当参考上述的部分(环#1到环#8)提到一个值，考虑准直仪通过那个部分的厚度变化，该值是那个部分的平均值。当目的是为了在完整的显示图象120提供相同的S/N和将时间分辨率保持为达到1秒时，对环#5(在区域1822中的DPP的1/2)和环#8(在区域1822中的DPP的1/5)可以以简单的方式来完成，这是因为区域1822中的DPP与环#5中的DPP的比例是整数。对于环#2情况相同。

在环#5的情况中，以如任何上述的方法(具有如上所述的足够的象素校正)中所述的增加2个时间上是连续的帧将提供类似于区域1822的S/N。在此示例中的时间分辨率是0.2秒。

在环#8的情况中，以如任何上述的方法(具有如上所述的足够的象素校正)中所述的增加5个时间上是连续的帧将提供类似于区域1822的S/N。在此示例中的时间分辨率是0.5秒。

对于其它环(#1、#3、#4、#6、#7和#8)，区域1822中的DPP与这些环中任一个的DPP的比例不是整数。因此增加整数个帧(考虑不超过1秒时间分辨率的期望了限制最多10个)的象素将超过期望的S/N或小于期望的S/N。

为了在本示例的要求下达到期望的S/N，可以使用下述方法：

1.对于每个环#m，增加时间上是连续的帧的最少数量的象素，其提供的S/N等于或者高于区域1822的S/N。

2.执行象素校正(如上所述的偏移、归一化等等)

3.向环#m中的每个象素增加噪声，以补偿S/N高于区域1822中S/N的情况。

下面将参考环#1更详细地说明上述步骤。

环#1中的DPP是区域1822的DPP的9/10。环#1中的S/N是区域1822的S/N的(9/10)^1/2。因此，根据上述步骤1，在环#1的区域中需要增加两个时间上是连续的帧的象素，以使得环#1中象素的S/N等于或者大于区域1822的S/N。

通过在环#1的区域中增加两个时间上是连续的帧的象素，在环#1中得到的最终的帧的有效DPP是区域1822的DPP的18/10。环#1中的S/N是区域1822的S/N的(18/10)^1/2。

为了补偿过高的S/N(以及因此导致图象120中可能的视觉假象)，高斯噪声被增加到每个象素以满足公式：

(公式10)(N₁₈₂₂)²＝(N_#1)²+(N_add)²

其中N1822是对于特定对象传输的与区域1822中的特定象素关联的噪声，N_#1是与环#1的2个时间上是连续的帧的象素总和的象素(象素和)关联的噪声，其具有相同的对象传输并在象素和已经通过象素校正处理之后(在最简单的校正形式中包括将象素总和除以1.8以使有效的DPP从18/10降到10/10－与区域1822中的相同)，N_add是增加到象素和的噪声，以使其S/N达到与区域1822中的同等象素相同的级别。

在以上的示例中，由于X射线光子的数量在环#1的象素和中是区域1822的同等象素(相同对象传输)的1.8倍，象素和的噪声是区域1822的同等象素的(1.8)^1/2，而S/N也是区域1822的同等象素的(1.8)^1/2。

为了计算N_add的量，我们以以下形式使用公式10：

(公式11)N_add＝((N₁₈₂₂)²-(N_#1)²)^1/2

利用象素校正除以1.8。

使用数字：

N_add＝(1²-((1.8)^1/2/1.8)²)^1/2

N_add＝0.667

因此，通过将这个泊松噪声增加到象素和中，向那个象素提供了类似于区域1822中的同等象素的噪声。

应当理解，所有示例是在相对的基础上计算的，因此区域1822的象素是1。

应当理解，公式10中的噪声值依赖于象素值，通常是象素平均级别的平方根。

通过使用适当的调整，相同校正方法可用于环1824的所有部分。

应当理解，增加连续的帧的象素可以通过在显示帧刷新或者每次增加新的帧或者使用如上所述的FIFO方法来完成。

应当理解，将环1824分为8个部分(环#1到环#8)仅作为示例提供。部分的数量越多，环1824的S/N将越均匀。然而，S/N调节不均匀性的可见度由图象的S/N掩蔽，因此，在超过一定数量的部分时，更多的部分的视觉上的贡献很低，并且可能是操作者不能区分的。因此可以在特定过程中根据图象的S/N统计分析来限制环部分的数量。

还可以将处理不均匀的DPP的区域例如准直仪示例1800的环1824的相同方法用于本发明的也产生不一致的DPP的区域的准直仪，例如图15C、图15D和图16的所有准直仪。这些方法可以用于产生不同曝光区域的任何准直仪，而不论准直仪使用什么方法，例如不同的曝光区域是否由准直仪形状、准直仪的运动或者形状和运行的结合所产生。在准直仪运动的所有情况中，相同的运动模式的周期如上所述的简化了图象的增强，但是允许上述的图象的增强不是必需的。

在本发明另一个示例中，当如图17A所示的区域1700的ROI偏移时，替换参考图17B所述的调节准直仪500的旋转配置，整个准直仪可以在平行于准直仪500平面的方向线性移位，以使得通过图5的圆形孔径504的X射线放射现在集中于区域1700周围，如图19A在照相机传感器710上所示的。假设可以到达准直仪输入表面112的唯一射线是通过准直仪500的孔径(圆形孔505和扇形孔506)的射线。因此，传感器中的区域1902在图19A中被遮蔽(没有射线到达图象增强器输入112的对应区域)，只有被边界712限制的包括700、702和704的区域曝了光。曝光的区域然后在两个圆之间重叠，並且一个的中心相对于另一个偏移，如图19A由数字指示1900指示的。

本发明的这个期望的功能在此在区域1900中通过在区域700能够得到高DPP的圆形孔504和通过与图象区域的其余部分关联的只能得到孔504的DPP的1/10的扇形孔506提供。

图19B根据图19A的示例显示了图2的显示版本。

准直仪500可以使用任何通用的X-Y机械系统在X-Y平面移动(参考图1的坐标系统126)。例如，图10C的环形静止部分1016连接至X-Y系统而不是连接至X射线管结构，而X-Y系统连接到X-Y管结构，因此使得图10C的准直仪在此示例中能够在X-Y平面移动，如图19A的示例所述的那样。

应当理解，上述的方法，例如象素校正、S/N调节、增加不同的帧的象素，完全可以应用于图19A的调节准直仪的移位的示例。X-Y移位方法可用于本发明的任何准直仪。

应当理解，沿直线移位(例如沿X轴)而不是X-Y可以以相同的方式使用，其具有在图象120的区域中可以以这种方式处理的ROI区域的局限。

X-Y机械系统可以有很多不同的设计，包括例如中国上海的上海正心公司的机动XY桌ZXW050HA02。X-Y机械系统的客户化设计是本领域常见的，并且通常被制成以满足特定应用的需要。客户化设计的X-Y机械系统的一个这种提供者是美国加利福尼亚Monrovia的LinTech。

应当理解，准直仪500的直径可以增加，以使得扇区702的长度增加至r3，如图20B所示。

图20A是图5的准直仪在此作为图20A提供，用于与图20B的准直仪作简单的对比。角度508是相同的(在此示例中是36度)，圆形孔504的直径是相同的(r1)。R3足够大以结合图象增强器输入112的完整视场，例如在参考图19所述的准直仪横向移动时。利用这个设计，图19B的完整图象区域120保持活跃，没有任何阴影(被遮蔽的)区域，例如在图19的示例中的1902。这个准直仪扩大可以在本发明的任何准直仪中实施。

对于图19的示例，其中期望的最大位移是边缘圆形孔700在一个点与图象712边缘的任何一点接触的那个点(例如图19A中1904那个点)，扇区孔期望的半径r3可以如下参考图20B被计算：

(公式12)r3＝A–r1

其中A是图象增强器输入112B(参见图3)按比例投射在准直仪平面上的直径：

(公式13)A＝B·(D1/D2)

在X-Y平面上移动准直仪的过程中，已经完全DPP曝光(通过区域504)的象素可以将状态改变为在1/10DPP曝光，因为区域504已经移动而这些象素不再包括在那个区域中。应当理解，在1秒中，象素的状态从包括在区域504中和完全DPP改变为在区域504之外和1/10DPP，考虑这个示例的操作模式，1/10DPP的10个帧已经获得，而这个象素用于显示的处理已经以上述使用最后10个帧(或者在另一个示例中在0.5秒之后的5个帧)来提供与区域504中相同S/N的方法中任一种完成了。在该1秒的转换期间，需要另一个处理来保持这个象素的S/N与其被包括在区域504中的一样。在此示例中，利用0.1秒的刷新速率和从0.1秒变化到1秒的时间分辨率实现以下过程，其中N是那个象素最后一个完全DPP帧的索引：

1.在时刻0，显示帧N的最后完全DPP数据的100％的象素。时间分辨率是0.1秒。

2.在时刻0.1秒，显示帧N的最后完全DPP数据的90％和帧N+1的新DPP数据的100％的加权和的象素。

3.在时刻0.2秒，显示帧N的最后完全DPP数据的80％、帧N+1的DPP数据的100％和帧N+2的DPP数据的100％的加权和的象素。

4.….

5.….

6.….

7.….

8.….

9.….

10.在时刻0.9秒，显示帧N的最后完全DPP数据的10％和每个帧N+1、N+2、…、N+9的新DPP数据的100％的加权和的象素。

11.在时刻1.0秒，显示帧N的最后完全DPP数据的0％和每个帧N+1、N+2、…、N+9、N+10的新DPP数据的100％的加权和的象素。时间分辨率现在改变为1秒。

12.继续上述的方法来为1/10DPP区域改善图象。时间分辨率为1秒。

应当理解，在以仅1fps的速率刷新1/10DPP象素的方法的情况下，最后的完全DPP数据将在象素改变为1/10DPP曝光之后呈现1秒，然后最后10个1/10DPP的帧的平均值将用于刷新象素。

在象素以相反的方向改变状态的情况下，即从1/10DPP区域改变至完全DPP区域，这个转换是即时的，在状态改变之后的第一个0.1秒，就利用完全DPP的第一个0.1秒针刷新所显示的图象。

应当理解，如参考图1所述，上述的方法还可用于相对高频的脉冲的X射线。术语“相对高频”是相对于准直仪设计和操作模式而言。在图5的准直仪500示例中，具有36度的扇区角度跨度和10rps的旋转，脉冲频率应当至少在频率100/s，以使得在帧的每个36度区域至少有一个X射线脉冲。为了简化象素校正方式，还期望X射线脉冲频率应当是最小频率的正整数倍。在此示例中：200/s、300/s、400/s，依此类推。在此示例中，1000/s(最小频率的10倍)可以被认为是相对高频。

应当理解，没有准直仪是对X射线完全不透射的，而准直仪被构造为在不透射部分阻挡大部分X射线。利用0.25mm(类似于铅的)的HVL(半值层)，3mm厚度的准直仪将允许入射X射线放射的0.5^(3/0.25)＝1/4096通过(无散射)。术语“基本不透射”将用于说明这些实际的准直仪。在此所述的大部分准直仪是由基本不透射的区域例如图5的518和孔径或者洞(例如图5的504和506)构造而成。例如图18的准直仪示例是不同的，因为除了基本不透射区域1806和孔径1802之外，它们还包括半透射区域(例如图18A的1804)。

根据本发明的准直仪可以例如独立地或者与另一个准直仪一起装配于X射线系统，以使得其设计为限制X射线到达图象增强器的输入区域112的一部分。

本发明的准直仪和其它准直仪可以沿X射线路径以任何顺序放置。区域112的曝光部分将是X射线阻挡路径中所有准直仪的重叠区域的余下部分。在这个顺序设置的设计中，每个准直仪距离X射线源的距离和距离区域112的距离需要结合准直仪的几何形状来考虑，如上述那样，以获得期望的功能。

本领域技术人员应当理解上述的方法和技术不用于限制在此提及的作为示例的配置和方法。这些仅作为示例来提供，而根据特定的设计和在设计的生产中实施的技术集合，其它配置和方法也可以用于优化最终结果。

在此上述实施方式仅以示例的形式说明，其并不限制本发明的范围。

本发明的范围完全由在此提供的权利要求来确定。

Claims

1.一种X射线系统，包括X射线源、单个大体上为圆形的准直仪、检测器和显示器、用于将所述准直仪在大体上与所述准直仪的平面平行的平面上移动的装置；

以及所述准直仪包括允许所有放射通过的中心孔径、用于根据材料和材料的厚度减少通过的放射量的外部圆环和在所述中心孔径和所述外部圆环之间的内部圆环，所述内部圆环的厚度作为距离所述中心孔径的距离的函数而改变，厚度开始于所述中心孔径侧的零，并结束于所述外部圆环侧的所述外部圆环的厚度；

其中所述检测器被配置为捕获X射线放射，所述X射线系统还被配置为在所述检测器捕获每个帧之后从所述检测器读取包括象素的帧；

所述X射线系统被配置为计算每个帧的增益和每个帧的偏移校正，和根据所述准直仪的所述中心孔径、所述外部圆环和所述内部圆环中的每一个的不同的每象素放射剂量计算每个帧的规一化因子。

2.根据权利要求1所述的X射线系统，被配置为通过将所述内部圆环划分为多个环，并根据距离所述中心孔径的距离向所述多个环中的每一个使用单一的每象素剂量估计，以计算所述内部圆环的所述规一化因子。

3.根据权利要求1所述的X射线系统，还包括眼球跟踪器，所述X射线系统被配置为跟踪操作者的注视，由此确定兴趣区的位置并据此移动所述准直仪。

4.一种用于在X射线系统中增强显示的曝光图象的方法，该系统包括X射线源、单个大体上为圆形的准直仪、检测器和显示器、用于将所述准直仪在大体上与所述准直仪的平面平行的平面上移动的装置；其中所述准直仪包括允许所有放射通过的中心孔径、用于根据材料和材料的厚度减少通过的放射量的外部圆环和在所述中心孔径和所述外部圆环之间的内部圆环，所述内部圆环的厚度作为距离所述中心孔径的距离的函数而改变，厚度开始于所述中心孔径侧的零，并结束于外部圆环侧的外部圆环的厚度，所述方法包括：

从所述检测器获取包括象素的帧；

计算每个帧的增益和每个帧的偏移校正；以及

根据所述准直仪的所述中心孔径、所述外部圆环和所述内部圆环中的每一个的不同每象素剂量，计算每个帧的规一化因子；

其中所述计算所述内部圆环的归一化因子包括将所述内部圆环划分为多个环，并根据距离所述中心孔径的距离向所述多个环中的每一个分配一个每象素剂量理论值。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括跟踪操作者的注视，由此确定兴趣区的位置并据此移动所述准直仪。