CN104994788A - 基于预激发的x射线准直器大小和位置调节 - Google Patents

Abstract

一种用于图像采集的X射线装置和相关方法。所述装置包括视场校正器(CS)，所述视场校正器被配置为接收在预激发成像阶段中由成像器利用试验准直器设定采集的定位图像(SI)，在所述预激发成像阶段中，所述成像器以低剂量辐射锥操作，令探测器记录定位图像。在探测器的图像平面中，低剂量锥具有小于探测器表面的总区域的第一横截面。视场校正器(CS)使用所述定位图像来建立用于后续成像阶段的视场校正信息，在所述后续成像阶段中，成像器以高剂量辐射锥操作，所述高剂量高于所述低剂量。

Description

基于预激发的X射线准直器大小和位置调节

技术领域

本发明涉及一种X射线装置、一种校正X射线装置的视场设定的方法、一种计算机程序元件和一种计算机可读介质。

背景技术

在重症监护室或A&E(急诊室)科室中的医护人员已经变得越来越依赖移动X射线成像器。它们甚至在不便、有害的状况下提供对X射线图像的采集。例如，已经长时间卧床的护理院里的老年患者将需要每天拍摄胸部X射线以监测其肺中的水的可能的堆积，这可能引起肺炎。然而，已经注意到，尽管那些移动X射线成像器中的一些已经被配备有设备(例如准直器)以帮助保持低剂量，但对于患者和人员的X射线剂量仍然非常高。在申请人的WO 2008/023301中描述了一种移动X射线成像器。

这样的装置中的具体问题在于难以确定针对准直器的最优设定。此外，实现X射线源与探测器的适当的对齐是烦琐的。

发明内容

因此，存在对于一种改进的X射线装置的需要，以解决至少以上提及的缺陷。

本发明的目的是通过独立权利要求的主题来解决的，其中，另外的实施例被并入从属权利要求中。应当注意，以下描述的本发明的方面同样适用于所述方法、所述计算机程序元件和所述计算机可读介质。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于图像采集的X射线装置(本文中也被称为“成像器”)，所述X射线装置包括：

X射线源，其被配置为生成用于目标的图像采集的X射线辐射；

准直器，其被配置为将所述X射线辐射准直为辐射锥，当采集所述图像时所述辐射锥在感兴趣区域处辐照所述目标；

便携式辐射探测器，所述探测器被配置为在所述X射线辐射经过所述目标之后记录所述X射线辐射，

视场校正器，其被配置为在预激发成像阶段中接收由所述探测器利用所述准直器的试验性设定采集到的定位(scout)图像，所述试验性设定导致低剂量辐射锥冲击在所述探测器上，所述低剂量锥在所述探测器的图像平面中具有小于所述探测器的表面区域的第一横截面，

所述视场校正器还被配置为使用所述定位图像来建立用于后续成像阶段的视场校正信息，所述视场校正信息包括用于确定所述准直器的经校正的设定的准直校正信息，

其中，在所述后续成像阶段中，所述准直器的所述经校正的设定导致高剂量辐射锥冲击在所述探测器上，所述高剂量高于所述低剂量，并且所述高剂量辐射锥在所述探测器的图像平面中具有大于所述第一横截面的第二横截面，并且所述高剂量辐射锥i)基本上与所述探测器的所述表面区域同延(coextensive)，或者ii)是所述第一横截面的对称放大并且以所述高剂量辐射锥的整体在所述探测器的所述表面区域内延伸。

在成像期的准备期间，所述X射线源、患者和所述便携式探测器必须被正确的建立。然而，已经发现所述患者通常完全地覆盖所述探测器。因此，难以选择针对所述准直器的正确设定。

根据本发明，对所述准直器的正确设定可以被更准确地确定。在小的试验性准直器设定中应用预激发，所述小的试验性准直器设定导致曝光的场比所述探测器小得多。通过针对该预激发确定所述横截面和在所述探测器上的位置，可以基于已知的试验性准直器设定来计算针对要在后续成像期间使用的准直器的最优设定。

在优选实施例中，仅采集单个定位图像，并且所述后续成像阶段可以进行定位图像采集之后的紧接着的下一幅图像(即成像器利用高剂量锥来操作，以采集所述下一幅图像)。然而，有时可以采集多于一幅的定位图像，因此在该实施例中，高剂量后续成像阶段在对多于一幅的定位图像的采集之后开始。接着用户可以选择所述校正器的操作基于所述多于一幅的定位图像中的哪一幅。

所述成像器操作以在预激发阶段中采集所述定位图像的剂量刻意低于用于后续“适当的”成像阶段中的对后来的图像的采集的较高剂量。给出了待实现的特定最小图像对比度，所述较高剂量是在所述辐射锥经过所述患者的方向上所述患者的厚度的函数。可以从表格或数据库和/或从评估所述定位(或预激发)图像来获得较高的或“正确的”剂量。但是，除了仅使用预激发图像来确定用于瞬时患者的正确剂量以外，X射线装置FoV校正器还利用预激发图像中的图像信息来调节视场设定，以实现适当的校准以及任选的管探测器对齐。换言之，所述装置的校正器将所述预激发图像用于新的用途，即视场校正。为了仍使用FoV顶上的预激发图像，用于剂量确定的校正当然不被排除，并且确实在本文中通过一些实施例而被设想。

在一个实施例中，所述X射线装置是移动类型的。具体而言，这意味着其探测器是便携的(或“移动的”)，因此所述探测器在图像采集期间不被永久地耦合到所述X射线管。在一个实施例中，整个装置是移动的，因此其包括移动框架或底盘(具有滚轴或类似物)，这样以允许在不同位置中使用，具体是在病房或类似地点的不同房间中使用，尽管本文中也设想了例如安装在天花板的构件。

换言之，本文中提出的所述装置具有使用非常小的低剂量预激发图像来获得所述视场校正信息的功能。这可以帮助降低针对人员和患者两者的剂量。这是因为，已经观察到，医护人员在采集X射线图像时频繁地使用最大化地开放的校准设定。使用具有最大孔径的校准设定的实践提供了确实在所述图像中捕捉所述感兴趣区域的好机会。然而，这样的代价是增大的剂量。已经观察到，人员更有可能在移动X射线成像器中使用的最大化准直，其中，在预激发期间移动探测器不是正常可见的，这是因为例如患者躺在移动探测器上，并且因为由于探测器的便携性质，对于所需的精度管与探测器之间的对齐是不可知的。因此，对于工作人员来说难以猜测针对预激发图像的良好的初始视场设定。如本文中提出的具有移动探测器的所述X射线装置帮助排除猜测工作而达到最优视场设定，具体是最优准直器设定。

所述装置可以与对称准直器或非对称准直器一起使用，并且本文设想针对任何准直器类型的实施例。

根据一个实施例，当建立所述准直器校正信息时，所述校正器使用所述定位图像来计算所述成像器的SID(源到图像接收器距离，即X射线源与探测器之间的距离)。

根据一个实施例，所述校正器使用所述定位图像来计算以下之间的偏差：i)所述低辐射锥的中心射束辐照探测器表面的位置，以及ii)探测器表面区域的中心点，以此来建立偏离中心信息。

根据一个实施例，所述X射线装置包括图形显示控制器，以绘制用于在屏幕上显示的所述校正信息，所述校正信息当被如此显示时适合引导用户人工改变所述成像器的SID和/或在与所述探测器的图像平面平行的平面中所述X射线管的位置，以此来实现视场校正。

根据一个实施例，所述X射线装置包括准直控制器，所述准直控制器被配置为使用所建立的视场校正信息来将所述校正信息应用到当前的试验性准直器设定，以此使经校正的准直器设定自动地对所述后续成像阶段产生作用。

根据一个实施例，对视场校正操作的应用导致所述高辐射锥相对于所述探测器表面区域的中心点被对中，所述准直控制器能够使用所述偏离中心信息来调节所述准直器的可移动遮板中的至少一个。

根据一个实施例，所述X射线装置包括X射线管位置控制器，所述X射线管位置控制器被配置为使用所述偏离中心信息来实现在与所述探测器的图像平面平行的平面中移动所述X射线源，从而实现辐射锥对中(centration)操作。

根据一个实施例，所述准直器是非对称类型的，并且可以通过独立地移动非对称准直器的单个遮板来实现X射线射束的对中，而不移动所述X射线源。这允许甚至在不可能有X射线管的运动或不期望其运动时对FoV进行优化。

定义

本文中所使用的“辐射锥”指代准直器孔径与利用大部分一次辐射辐照或“淹没”的探测器表面之间的体积的形状。本文中“锥”被使用在广泛的数学意义上，因此具体不仅包括经典的圆锥，还包括棱锥。具体而言，本文中所使用的锥并不意味着将本装置限制于“锥射束”成像器(频繁用于与例如扇形射束成像器等进行区分的术语)。

辐射锥在探测器图像平面中的“横截面”是在由探测器的辐射接收表面定义的平面中由辐射锥形成的辐照场或FoV。

附图说明

现在将参考以下附图来描述本发明的示范性实施例，其中：

图1示出了使用移动X射线装置的布置；

图2示出了图1中的X射线装置的包括模块、更详细、并且部分剖视图；

图3示出了探测器对于不同辐射锥的各种曝光；

图4示出了利用不同的视场设定采集的不同的X射线图像；

图5示意性地示出了图形用户界面；

图6是用于在移动X射线装置中校正视场设定的流程图。

具体实施方式

参考图1，示出了移动X射线装置100。诸如在图1中所示出的移动X射线装置可以在A&E中的重症监护病房中使用。

根据一个实施例，装置100是“手推车类型”的，并且包括滚轴上的底盘，以便能被定位在相对于患者PAT的方便的位置处。存在针对临床人员(以下被称为操作者)的操作者控制台CON，以用于操作成像器100。操作者可以例如通过致动操纵杆或踏板或被耦合到所述控制台CON的其他适合的输入器件释放单个X射线曝光、经由所述控制台OC来控制图像采集。

控制台还包括显示单元M，所述显示单元M用于查看采集到的X射线图像，或用于显示用户界面以在使用移动X射线装置100处的X射线时引导操作者。在一个实施例中，控制台CON仅包括监视器M。根据一个实施例，移动X射线装置100包括X射线定位机构。所述机构允许X射线管XR基本上在水平面x，y中的移动，并且在一些实施例中，允许X射线管XR在z方向上垂直于平面x，y移动。所述管定位机构能相对于X射线装置底盘移动。

X射线管XR被布置在外壳中，所述外壳还包括准直器，以对从所述X射线管XR(“管”)发出的辐射进行准直。

根据一个实施例，管定位机构包括基本上直立的立柱，如组件PL，所述立柱包括能沿所述立柱在z方向上滑动的跟踪滑块SL。管准直器外壳经由伸缩臂TA被耦合到所述滑块SL。沿立柱PL的滑动性提供在z方向上的调节，而伸缩臂TA允许在y方向上定位X射线管以及与其一起的准直器C。存在另外的滑块机构XRS，其允许在y方向上、垂直于y方向的的滑动性。两个滑块都可以被布置为在各个轨道中被接纳的具有滚轴的滚珠轴承单元，但这仅是一个实例，并且还设想其他机械解决方案。在z方向上的移动可以不必是垂直的。例如，患者可以稍稍倾斜地躺在床B上，例如肩膀高于骨盆。在这种情况下，整个X射线装置或立柱组件PL可以围绕枢轴点(未示出)倾斜，以补偿患者的姿势。

如图1中所示，外壳包括用于在空间中人工定位管XR的位置的手柄。然而，还设想马达驱动的实施例，在所述实施例中，布置多个适合的机械致动器M1-M3(例如步进电机等)，可以经由所述多个适合的机械致动器来独立地实现沿各自的轴x、y、z的移动。

如图1所示，还具有移动或便携式探测器单元D。

在一个实施例中，探测器D是相对扁平、板或盘状的物体，并且包括对接收从X射线源发射的辐射敏感的探测器元DCL的阵列，如以下将更详细地描述的，所述辐射受患者身体的部分衰减。在一个实施例中，探测器单元D是在x，y平面上尺寸约30cm*40cm的矩形形状，在z方向上的厚度约为3-5cm或更小。移动探测器可以是胶卷盒或全数字化单元。探测器D能够经由无线连接与X射线装置操作控制台进行通信。控制台和移动探测器包括适合的无线接口WL来完成这一过程。

尽管在大多数情况下较不方便，但还设想有线的实施例，其中，探测器D经由有线插口连接进行通信。包括其移动探测器的移动X射线装置可以由操作者(例如放射科医生)用于例如支持医生在重症监护室中完成他或她的日常事务。在使用中，医生将抓住立柱(如移动X射线装置100的结构PL)，并且经由底盘UC的滚轴“将其翻滚”，以将成像器100靠近患者PAT所躺的床B定位。

接着患者被要求坐起，或者如果太虚弱以致不能完成该动作，则由医护人员轻柔地翻身，并且探测器板D被定位在床B的支撑表面上。在一个实施例中，便携式探测器单元D包括手柄H来帮助其定位。患者PAT接着被翻身或被要求躺下，从而基本上利用其胸部或背或其他感兴趣区域来覆盖便携式探测器D。为了使该经历对于患者来说更方便，还设想在一个实施例中，移动探测器包括被布置在其表面上的加热元件，从而确保当患者躺下，患者PAT的身体接触探测器D表面时所述表面基本上接近体温。一个可能的临床应用是胸部X射线。然而，设想请求对受伤进行检查，当需要得到其他身体部分(例如患者的手、脚、腿或头)的X射线时，所述装置可以同样在A&E中得到良好的使用。

如根据以上情景可以意识到的，但具体在胸部X射线情景中，X射线探测器辐射敏感表面的大部分(或甚至是全部)本身在成像期间实际上可能不是可见的，因为患者躺在其上。探测器具有各种大小，并且例如当相当肥胖的患者被要求躺在相当紧凑地制成的探测器上时，该探测器可能完全“消失”在视线中。

换言之，如果操作者将在粗略且快速的X射线管-患者对齐之后进行实际图像采集，则存在获得次优化图像的严重风险，这是因为探测器与X射线管/探测器与准直器可能分别被误对齐或误调节。误对齐的危险通过成像器100的移动性质而被加剧，即不存在例如C型臂成像器的情况下的，X射线管/准直器与探测器的图像平面之间永久的、预定义的并且先验已知的空间关系，在C型臂成像器中，探测器、准直器和X射线管以相对的关系被永久地安装在C型臂的两端上。

以下的图4示出了可能发生什么样的错误。3*3图片阵列中的图块示出了使用常规移动X射线装置的X射线图像的范例。该范例证实特定的准直器失调。圆圈指示各自的探测器表面的中心部分。例如，对于矩形探测器图像表面，所述位置被定义为两个对角线的交叉点。另一方面，十字标志标记针对给定的SID和曝光的视场或准直孔径/窗口的中心。以下将参考图3详细地解释关于视场(FoV)设定(包括准直器设定，即曝光中使用的准直器孔径的大小)及其几何结构的更多细节。返回图4，图块a)示出了期望的状况，在该情况下准直器的视场的中心与探测器图像平面的中心重合。尽管不如a)那么好，图块f)示出了在一些医学情况下仍然可以是可接受而通过的状况。然而，图块b)至e)、g)和h)证实了明显的误对齐，特别是“截断”的图块c)。

为了从利用移动X射线的图像采集中去除猜测工作，本文中提出的移动X射线装置包括模块MOD，所述模块MOD帮助操作者以非常低的剂量成本来获得关于X射线管/准直器与的移动探测器之间的共同空间关系的必要线索。

现在参考图2，其提供成像器的部件的部分剖视图，并且用于公开如本文中提出的模块的功能。模块MOD包括视场设定确定器/校正器CS。根据一个实施例，存在校准控制器CC。在另外的实施例中，存在X射线管定位控制器XRC。在一个实施例中，还存在图形显示控制器GDC。

图2的左侧是X射线管XR、准直器C和移动探测器D的部分剖视图。为了更好地示出成像几何结构，患者PAT未被示出。辐射作为辐射锥R从X射线管发出，并且进入准直器C。准直器C或“射束限制器”的目的是限制锥PR的横截面的尺寸，从而匹配感兴趣区域ROI的大小和形状。根据图2中的实施例，准直器C包括由铅、钨或其他对辐射高度不透明的材料形成的两对叶片CB或薄板(“遮板”)。一对被布置为垂直于另一对，并且所述叶片能由各自的准直器步进电动机(未示出)独立地寻址并移动，从而取决于其相对位置在两个维度中的一个或两个中或多或少地限制辐射锥。叶片CB可以是能旋转和/或能平移进出由四个叶片形成的中心的。图2中的准直器布置允许使射束成形为各种大小的正方形或矩形形式。在另一实施例中，使用多叶准直器，所述多叶准直器包括被以相对的关系布置的大量可由马达移动的条板或条带，而不是四个叶片。多叶准直器允许形成更多细节，例如曲线形状。每个准直器设定或配置与形成图2中示出的以四个叶片为边界的准直器孔径的叶片BC的具体位置相对应。由于叶片CB的高度辐射不透明性，入射在叶片CB上的一次辐射锥PR被阻挡，而辐射锥PR的被引导到孔径处的部分未被阻挡，因此可以经过准直器C来辐照靶体积中的患者PAT体积。

广义上，在图像采集期间，经准直的X射线射束PR从X射线管XR发出，在所述区域ROI处经过患者PAT，通过与其中的物质相互作用而经历衰减，并且然后经如此衰减的锥PR在多个探测器元处撞击探测器D的表面。由(所述一次锥PR的)独立的射线撞击的每个元通过发出对应的电信号来做出响应。所述信号的集合接着被数据采集系统(“DAS”，未示出)转译为表示所述衰减的各自的数字值。组成ROI的有机材料(例如胸腔和心脏组织)的密度确定衰减的水平。高密度材料(例如骨骼)比较低密度的材料(例如心脏组织)导致更高的衰减。锥PR的每个(X)射线的如此记录的数字值的集合接着被合并为数字值的阵列，所述数字值的阵列形成针对给定的FoV设定的X射线投影图像。

如提及的，在经过患者身体的至少部分之后，辐射锥PR接着入射在探测器的表面上，并且激励某些探测器元DCL。探测器元中的哪些确切地由任意给出的辐射锥激励是以下的函数：i)SID(X射线管到探测器距离)以及ii)由叶片CB的共同位置定义的准直孔径的大小。由任何给出的锥CR(在这种情况下是经校准的锥)激励的所有探测器元的集合定义了探测器的图像平面中的横截面，所述横截面的形状是利用在投影的中心处的X射线源的准直孔径的中心投影。场(或针对该材料的图像)具有边界B。在图2的实施例中，这是源于矩形/正方形准直孔径的矩形的周长。在几何结构上，被辐照的场CF可以被理解为通过与由探测器D的表面定义的x,y平面π(见图3)相交形成的辐射锥PR的横截面。理想地，如图2所示，所述横截面场CF的全部都位于探测器D的表面内。然而不期望地，不可能总是如早前在胸部X射线范例中指出的那样，特别是当使用移动探测器单元时，如图4的图块c中的X射线图像证实的：如果锥的横截面的一些在探测器D的表面的外面，则图像呈现“截断”。这是非常不期望的，因为解剖信息的部分已经丢失，而患者和工作人员两者仍然遭受剂量。理想地，图像平面π平行于由床B的支撑表面定义的平面，在图像采集期间患者和探测器位于所述床B的支撑表面上。如果不是这样，则探测器D是倾斜的，倾斜的量能通过适合的角度量/测量而被定义并量化。

如图中所示，针对任何曝光的实际FoV是通过a)横截面的大小和/或其形状、以及b)探测器表面内的曝光区域CF的位置来给出的。准直器的孔径可以从完全关闭逐渐增大(给出了叶片致动器的步进大小)到最大准直窗或孔径。

简而言之，对于成像期，本文中提出的X射线装置模块的操作以两个相继的阶段进行：以预激发阶段并以后续图像采集阶段进行。在预激发阶段中，采集定位图像SI，其中X射线辐射管以低得多的剂量操作，例如被检查的即时患者PAT所需的实际剂量的5％。与之前的系统相比，定位图像非常小，典型地在整个探测器表面区域的50％-60％的区域中。在一个实施例中，定位图像的尺寸是探测器D在x方向上的范围d的50％，并且是探测器D在y方向上的范围h的50％，得到探测器D的面积的25％。在图5的实施例中，大小比率约为30％。换言之，无需将最大准直孔径用于预激发的定位图像。

将定位图像SI的几何中心与探测器D表面的先验已知的中心进行比较。图5中指出了该操作。可以建立偏差向量V，其允对在x和y方向上的偏差的分量形式的分辨率。如此建立的偏差向量(“偏离中心信息”)测量定位图像SI相对于探测器表面的中心点在多大程度上“偏离中心”。可以从小定位图像SI中提取的其他FoV信息对定位图像的区域大小进行测量(通过建立长度和宽度，即图像在x、y方向上的范围)，并且建立所述区域大小与探测器D表面的总面积的比率。该比率可以被用于建立经校正的SID。更具体地，为了计算SID，将准直器C的开口cx和cy与定位图像范围hh和dd进行比较。在给出FCD(焦点-准直器距离)的情况下，SID＝FCD*dd/cx或SID＝FCD*hh/cy，应当理解，这指代矩形准直器实施例，并且应当理解，该对应的大小参数将被用于具有其他孔径形状的准直器。采取经校正的SID来对X射线管与探测器表面图像平面之间的距离求平均值，在所述平均值处所述定位图像的大小(即其平面辐射场CF的横截面)将精确地与探测器表面的大小相对应。

如将意识到的，针对预激发的SID在预激发之前不是明确已知的，但仅可以通过沿立柱元件PL行进的长度计量器来粗略估计。然而，在对预激发定位图像SI的评估之后，如以上在之前的段落中解释的，SID是已知的。接着可以粗略地估计初始孔径尺寸(通常是最大孔径的50％-60％)，使得由探测器D记录的定位图像SI确实是“小的”。

简而言之，在预激发阶段中的对定位图像的采集之后，图像接着经由无线连接被从移动探测器的无线发射器被转发给模块处的无线接收器。接着准直设定校正器以之前描述的方式使用定位图像中的图像信息(结合探测器的先验已知中心点和总的表面区域)来建立偏差向量和/或正确的SID。根据正确的SID，可以计算正确的准直孔径。

在一个实施例中，FoV校正信息接着可以被转发到准直控制器CC。准直控制器CC经由适合的接口与准直器C通信，以控制准直器叶片的移动，以此重新调节准直孔径开放，使得在后继的图像中辐射锥横截面基本上与探测器的表面区域同延。在一个实施例中，校正信息还可以被转发到X射线管位置控制器，以通过在x，y平面中平移管XR来使管XR在探测器表面的中心点上居中。对于后续成像阶段中的后继的曝光，这允许产生辐射锥，所述辐射锥的中心射束将基本上在探测器表面中心处或在所述探测器表面中心点周围的能由用户定义的允许裕度内冲击探测器。

根据一个实施例，准直器C为对称类型。换言之，相对的准直器叶片不能够彼此独立地移动，而总是一起移动，由此确保孔径的形状保持相同，而无论孔径的大小。这可以通过将准直器叶片中的每个经由适合的传动机构耦合来完成，使得叶片以同步方式一起移动，以针对任何期望设定都保持对称孔径。

在另一实施例中，准直器为非对称类型。在这样的准直器中，叶片中的每个可以彼此单独地并独立地移动。非对称准直器还通过在相同方向上仅移动一对相对的叶片来提供对准直窗口在探测器图像平面上的平移。任何类型的准直器都可以是全自动、半自动或人工的。在人工的实施例中，X射线装置包括机械致动的器件(例如控制杆或拇指轮)或类似的机械器件以人工影响并控制准直器叶片的运动。

在半自动的实施例中，存在伺服马达或其他致动器，所述伺服马达或其他致动器在用户按下适合地标记的按钮后被激活，以此请求准直器叶片CB的运动。

最后，在全自动的实施例中，叶片对准直器控制器CC做出响应，所述准直器控制器CC在接收准直器校正信息之后发出控制命令。换言之，在全自动的实施例中，在准直器叶片CB的运动期间不要求用户交互。

根据一个实施例，实际的装置还包括反散射格栅，以阻挡二次辐射，所述二次辐射是一次辐射锥RC经过患者时造成的康普顿散射(“二次辐射”)，这使图像质量受损害。为了使冲击在探测器元表面上的二次辐射的量最小化，反散射格栅被定位在患者与探测器表面之间。根据一个实施例，格栅被永久地安装在探测器表面的顶部，但是可移除的。例如，可移除的散射格栅(在图中未示出)经由多个别针而被接近地扣合在移动探测器上。根据一个实施例，探测器和/或整个散射格栅可以包括探测器件，以便探测是否安装有反散射格栅。

在简单的实施例中，反散射格栅基本上是由从探测器表面延伸出并垂直于探测器表面的小鳍(fin)形成的格栅状结构。当被安装时格栅基本上覆盖全部探测器表面。格栅安装别针是部分金属的，并且被接收在探测器外壳中的对应的凹槽中。一旦在其中被接收，电路闭合，于是逻辑电路设定特定的标志。如果标志被设定，则标志指示安装了反散射格栅，并且如果标志未被设定，则指示没有安装反散射格栅。在另一实施例中，RIFID传感器被作为替代用于格栅和探测器。这不仅允许格栅存在探测(“使用格栅”)，而且询问格栅类型(“使用哪种格栅”)。在一些实施例中，当定位图像被建立为偏离中心的时，如以下将更详细地解释的，由校正器关于对是否将X射线管平移或是否向用户指示X射线管被平移的决定来询问格栅的存在。根据其他简单的实施例，所述装置可以简单地包括可以在两个位置之间切换以指示是否使用反散射格栅的开关，。

简而言之，本文中提出的模块MOD经由其视场设定确定器CS操作，以基于小定位图像中的信息来确定经校正的FoV设定。

在基本实施例中，所建立的FoV校正信息仅被显示在监视器上，从而引导用户人工影响校正。图形显示控制器GDC在屏幕上以适合的形式绘制信息。例如，图5示出了这样的显示的一个实施例。具体在成像器的先前提到的半自动实施例和人工实施例的情况下，可以使用对所述FoV校正信息的显示。用户界面包括探测器表面D的图形表示和第二窗口，所述图形表示具有探测器宽度d/高度h，并且所述第二窗口具有宽度dd/高度hh的定位图像SI的大小。在图形显示中，定位图像SI和探测器表面的各自的中心点CPI、CPD同样地由适合的标记来指示。在该实施例中，在各自的框架的交叉对角线上指示所述标记。由向量V来指示偏离中心信息。图形用户界面可以是交互性的，因为一旦用户改变视场设定，所述向量就同样地改变以指示接近正确对中的进度。在图5中的实施例中，偏离中心向量V将改变其方向并且将改变其大小(例如最终将缩小到点)，以指示已经达到正确的中心点CPD。然而，在另一实施例中，可以使用另一图形指示，例如图4所示的，其中，探测器的中心被示为例如圆圈，并且定位图像的中心被指示为十字线符号。在该实施例中，十字和圆圈的位置将根据用户改变视场设定而被以交互的方式更新。一旦十字整体地被定位在圆圈内，就达到了正确的对中。然而，其他图形控件可以被用于相同的效果，并且本领域技术人员将理解之前描述的针对图形用户界面的实施例纯粹是出于说明性目的。

以下将更详细地解释模块的操作。

操作

相对于总的探测器D表面较小的定位图像SI在模块的接口或输入端口处优选地经由无线通信而被接收，并且接着被转发给视场设定确定器CS。确定器CS接着能够通过将定位图像的各自的中心点与探测器表面的已知中心点进行比较来建立偏离中心信息。如之前解释的，可以建立如图5所示的图像内平面向量V以测量偏差。

在一个实施例中，视场确定器CS能够建立期望的SID。为了达到该效果，并且如之前指示的，建立探测器表面的区域大小与定位图像的区域大小的比率。则该比率数允许对在采集定位图像时选择的试验性SID进行调节。一旦SID已知，一般地，可以计算放大的最大准直器孔径，这将产生辐射锥，所述辐射锥的横截面仍然完全在探测器表面区域内。具体而言，关于正确SID的信息可以与偏离中心信息组合，以此达到将产生横截面基本上与总的探测器表面区域同延的锥的准直孔径。可以根据通过应用截线定理基于几何结构计算出的SID来计算该放大的准直孔径。

视场校正确定器CS还能够建立探测器表面与(例如由患者在图像采集期间所躺的床的支撑表面)给出的参考平面之间的倾斜(如果有的话)。可以通过建立定位图像中的变形来测量倾斜的量。例如，如果准直器孔径为矩形，则定位图像在正确的透视投影下同样是矩形。如果存在倾斜，将存在可以通过在定位图像的顶点处形成的角度来测量的透视变形。在矩形孔径准直器实施例中，定位图像将变形以假设源于倾斜的梯形形状。因此，所述角度将小于90°。角度低于90°的量接着可以被用于对倾斜进行量化。将意识到，确定器CS并不是在每个实施例中都计算全部三个视场设定：i)偏离中心偏差，ii)SID/准直器孔径，以及iii)倾斜。例如，在一些实施例中，可以忽略倾斜，并且仅建立对中和准直窗口大小。然而，在其他实施例中，仅建立对中，而不建立期望的经更新的准直孔径/SID。

图3A、3B示意性地示出了在一个实施例中，所提出的模块MOD对成像几何结构的效果。图A示出了预激发阶段中的情况，其中，以试验性视场设定(包括试验性SID和准直器孔径)利用低剂量来采集(相对于探测器大小)小的定位图像SI。如在图3A中可以看出的，定位图像SI稍稍偏离中心。校正确定器CS建立经校正的视场设定。接着通过经由控制器CC、XRC影响X射线管在x，y平面上的平面平移并且通过打开准直器孔径来重新调节视场。

在图3B中示出的后续成像阶段中，利用适合患者的剂量来采集“正确的”图像，并且现在利用正确地对中在探测器中心上的图像和基本上与探测器表面同延的图像来使用经校正的FoV设定。

图3C中所示的情况是要避免的一种情况，并且为了清楚起见而在此处示出。在情景3C中，以“过准直(over collimation)”来采集图像。如可以看出的，辐射锥在图像平面π中的横截面大于探测器表面，因此具体地，延伸超出图像表面。该情况是要避免的，这是因为其招致操作者和患者两者上的不必要的辐射剂量。

换言之，在一个实施例中并且如图3A所示，在预激发阶段通过产生仅辐照探测器表面上的小部分的低剂量辐射锥来采集预激发图像或定位图像SI。在由校正器CS建立视场校正之后，成像器接着可以利用较高剂量辐射锥如图3B所示地操作，当被用于后续图像时所述较高剂量辐射锥将在现在与探测器的整个表面同延的横截面处与图像平面相交。

根据一个实施例，利用20cm*20cm准直孔径或10cm*10cm或20cm*10cm准直孔径来采集预激发或定位图像SI，但所述预激发或定位图像SI将取决于探测器D的大小。通过询问数据库来建立针对现有患者的“低”预激发剂量，在所述数据库中，根据性别、身高、体重等将针对患者的剂量值制格。所述理想剂量值接着被缩小到5％以用于预激发图像SI。

校正确定器CS能够根据图像SI来计算其在x、y方向上的两个边的长度。由探测器记录的定位图像SI的整体区域大小接着被用于计算源距离，并且在一个实施例中，如果操作者需要的话，被用于以度来计算倾斜的量。接着建立要提供同延曝光的SID，并且因此所述SID是距中心位置的偏差V。

根据之前提到的一个实施例，可以忽略倾斜。在全自动实施例中，由校正器CS指导X射线位置控制器XRC以激励各自的致动器，以将X射线管设定为横向运动，以假设计算出的中心位置。校正器CS还指导准直器控制器CC激励准直器叶片CB以形成计算出的准直窗口。在一个实施例中，在调节准直器叶片之后，管被移到计算出的位置中。然而，在一些实施例中，还设想相反的顺序。辐射锥的中心射束现在或多或少地被精确定位在探测器表面的中心点上。任选地，管XR的z位置也科员被调节，或替代改变准直孔径而被调节。一旦假设了新的X射线管XR和叶片CB位置，就可以向操作者发送视觉或听觉“准备”信号。成像器现在准备释放曝光，所述曝光将在下幅图像中提供对探测器表面的同延辐照。用户接着可以指导成像器使用那些参数来采集后继的图像，或者他现在可以将准直器孔径减小到期望的大小，或者他可以请求这样的减少。

在准直器C是非对称的实施例中，准直孔径可以被改变以在探测器表面上有效地平移辐射场。换言之，可以实现锥相对于探测器表面中心点的对中，而不移动X射线管XR。用户可以选择是否期望利用或不利用管XR运动进行对中。

在考虑探测器D倾斜的实施例中，可以在倾斜的探测器坐标系中计算新的中心管位置。

在具有对称准直器的一个实施例中，不期望在x，y平面上重新定位X射线管，或这样的管重新定位是不可能的。在该实施例中，校正器CS询问针对反散射格栅的存在的标志。如果检测到具有反散射格栅，并且如果校正确定器揭示当前的X射线位置是偏离中心的，则向用户生成对应的视觉(例如在屏幕M的图形显示上)或听觉警告消息。接着用户仍可以决定重新调节X射线位置或使其被重新调节。如果检测到不存在反散射格栅，则仍然可以在屏幕上向用户指示偏离中心信息(如果有的话)。然而，如果准直器仅是对称类型的，则校正器CS能够建立视场校正信息作为最大准直窗口，在使用时所述最大准直窗口将产生锥，所述锥的横截面仍然将整体落在探测器的表面内。更具体地，并且对于具有矩形孔径准直器的实施例，这相当于计算孔径，使得辐射锥的矩形辐射场的所有四个边仍将落入探测器表面。如果准直器是非对称类型的，则如上述观察到的，辐射锥仍可以被对中。

换言之，在该实施例中，以不能实现在整个探测器表面被辐照的情况下的准直为代价，接受偏离中心位置。

在任何实施例中，以其他已知方式，预激发图像或定位图像可以被用于根据其来估计要被用于后继的图像的针对即时患者的正确(通常较高)的辐射剂量。接着可以在屏幕M上向用户显示这样提出的辐射剂量，所述用户接着可以决定是否接受如此计算出的剂量或者操作者是否希望在从数据库检索时复原为预定义的计算出的剂量。在一个实施例中，装置允许推翻这些值中的任何值并且完全选择不同的剂量的机会。现在可以以比之前的预激发阶段中更高的剂量利用经校正的视场在成像阶段中采集“正确的”X射线图像。

应当意识到，上述不同的人工、半自动和全自动也适用于X射线管移动。还应当意识到，如手推车类型中所示的X射线成像器的图3中的实施例仅是示范性的。例如，在不同的实施例中，可以使用安装在天花板的实施例作为替代。从X射线管可以被定位在检查室中的任何位置的意义上，该实施例仍然是“移动的”，具体而言，仍然不存在与移动探测器的永久机械连接。在该实施例中，存在被固定在房间的天花板上的高架载体。在一个实施例中，高架载体具有两个垂直轨道，第一轨道能在第二(固定)轨道上滑动，并且所述载体具有能在第一轨道中滑动的悬挂臂。悬挂臂把持X射线管，所述X射线管则可以被定位在房间中的任何期望的x，y位置中。在该实施例中，把持准直器和X射线管的悬挂臂或外壳将包括允许操作员将X射线管“拖拽”到期望位置的手柄。然而，如将意识到的，还设想其他的机械机构，只要它们提供至少在与探测器D的x，y平面平行的平面中平移管XR。

还可以意识到，在任何以上实施例中，定位图像有必要是完整的。换言之，如以上讨论的，部分的“截断”的定位图像仍可以足以计算视场信息。当X射线成像器相对于患者的初始调节被糟糕地选择使得辐射锥在探测器图像平面中的横截面不完全被包围在探测器表面中，而是所述横截面的部分变成位于其外部(见图4中的图块c))时，可以出现这样的情况。然而在这种情况下，由于孔径的形状是已知的，仍然可以计算视场信息。例如，在准直器孔径为矩形的实施例中，如果在完整长度上记录了图像边中的至少两个，则这是足够的。出于纯粹的几何对称性的原因，这样的不完整的“截断”的定位图像的区域和偏离中心信息仍可以根据该不完整图像来推断。换言之，只要图像的所记录部分编码有足够的完整图像的对称性，就可以恢复其中心和总区域。

设想X射线成像器的模块驻留在控制台/工作站CON上作为软件例程运行，但在其他实施例中，X射线成像器的模块可以在被集成在移动探测器单元D(“智能探测器”)中的处理器上运行。在又其他的实施例中，使用分布式架构，其中，如图2的模块MOD或其部件中的一些在中央计算单元上而不是在操作者控制台CON上运行。在该分布式实施例中，模块MOD可以集中服务多个移动X射线成像器100。模块MOD或其部件中的一些可以被布置为专用FPGA或硬线独立芯片。模块MOD可以在适合的科学计算平台(例如或)中被编程，并且接着被转译为C++或C(或其他适合的语言)例程，所述例程被保存在库中，并且在由处理器调用时被链接。

参考图6，示出了校正X射线成像器中的视场设定的方法的流程图。

在步骤S601中，相对于患者定位移动X射线成像器，并且移动/便携式探测器被引入位置，使得患者在成像器的X射线管与所述移动探测器之间。接着将(基于准直器孔径大小和估计的SID的)预激发图像大小和对应的kV、mAs和靶SID值之后选择为试验性的FoV设定。在步骤S602中，可以询问数据库以获得这些值。在给出了要被实现期望的图像对比度的情况下，X射线剂量故意被选择为小于对于即时患者可以期望的。

在预激发阶段中，在步骤S605中，接着使用试验性设定来采集预激发或定位图像SI。在步骤S610中，使用所选择的准直器孔径的已知几何结构来建立采集到的预激发图像的确切大小和/或确切SID和/或最大准直孔径(具体对应于准直器叶片位置)和/或偏离中心信息。接着这可以被用于成像器的辐射锥的对中。在一个实施例中，在步骤S646、步骤650和步骤S670中，接着在屏幕上显示偏离中心信息。

接着在步骤S612中确立准直器和/或X射线管是否是马达驱动的。

如果至少X射线是马达驱动的，则确定准直器是对称类型或非对称类型。如果准直器是对称类型的，则指导X射线定位控制器来激励各自的致动器，以在S625中根据所建立的偏离中心信息来重新定位X射线管。

在步骤S660中，接着由一个或多个致动器来激励准直器叶片，以形成辐射锥，所述辐射锥的横截面在探测器图像平面中基本上与整个探测器表面同延。

在后续成像/采集阶段中，在步骤S680中，可以使用经如此校正的视场设定以较高剂量采集“正确的”后继X射线图像。

在S680之前，在步骤S655中，取决于当前患者的特异性来增加校正剂量。具体而言，管的kV、mAs值接着可以被调节，并且被用于后续成像或采集阶段。在一个实施例中，对mA值的计算基于在预激发定位图像SI中测得的图像信号和预定义的靶值，换言之，用于后续成像阶段的mAs值最终_mAs为：最终_mAs＝预激发_mAs*靶信号/预激发_信号。

如果在步骤S612中具体确立了移动成像器的X射线管定位不是马达驱动的，则在步骤S620中询问在适当的位置是否存在反散射格栅。

如果未安装反散射格栅，则在步骤S670中，在屏幕上显示偏离中心信息，以邀请用户/操作者在步骤S675中人工地改变准直器设定(具体是其孔径)，所述准直器设定将在不截断图像的情况下提供最大准直器窗口。

在步骤S680中，则可以如前述地采集后继图像。

如果在步骤S620中确立了在适当的位置存在格栅，则在步骤S640中询问当前视场设定是否偏离中心。

如果在步骤S640中确立了当前的视场不是偏离中心的，或者如果确立了其仍然足够中心，则在步骤S680中可以在成像阶段中的采集后继“正确的”图像。

然而，如果在步骤S640中确立了视场设定是偏离中心的，则在步骤S650中将该事实指示给用户。如前述的，用户接着可以在步骤S665中调节管位置和/或在步骤S675中人工地调节准直器叶片。接着在步骤S680中可以采集后继图像。

如果在步骤S615中确立了存在可用的非对称准直器，则在步骤S630中询问反散射格栅是否在适当的位置。

如果在适当的位置不存在反散射格栅，则在步骤S670中可以在屏幕上显示偏离中心信息，以邀请用户在步骤S675中人工地移动准直器。

接着在步骤S680中可以采集后继图像。如果在步骤S630中确立了反散射格栅在适当的位置，则在步骤S615中询问视场设定是否偏离中心。

如果存在足够的集中，程序流则进行到步骤S660，其中，准直器被激活打开，使得成像器能够产生辐射锥，所述辐射锥在图像平面上的横截面如在先前提到的步骤S660与探测器表面同延。

然而，如果确立了当前的视场设定是偏离中心的，则在步骤S645中将该事实指示给用户，并且在步骤S665中邀请用户根据计算出的校正信息来将管人工地移动到聚焦位置。接着可以在步骤S680中如之前提到地采集图像。

应当理解，在之前的方法步骤中，如果在步骤S612中的询问揭示即时成像器确实具有各自的动力化，则作为替代，可以自动实现对准直器叶片的操作和/或对X射线管的重新定位。还应当注意到，在一些(全)的自动实施例中，各种显示步骤也可以被跳过。然而，优选地并且出于安全原因，即使成像器是自动的并且被执行用于人工和半自动实施例，仍然执行显示步骤。还应当注意到，之前的步骤包括各个询问步骤，其中询问成像器的状态(是/否格栅，是/否动力化等)。由于相同的程序流程/方法可以被用于不同类型的方法，因此这些步骤提供了较高水平的灵活性。在一些实施例中，如果方法适用于特定设备，则可以跳过询问步骤中的某些或全部。

在本发明的另一示范性实施例中，提供了一种计算机程序或计算机程序元件，其特征在于，适于在适当的系统上执行根据上述实施例中的一个的方法的方法步骤。

因此，所述计算机程序元件可以被存储在计算机单元上，所述计算单元也可以是本发明的实施例的部分。所述计算单元可以适于执行以上述方法的步骤或诱发对上述方法的步骤的执行。另外，其可以适于操作上述装置的部件。计算单元可以适于自动操作和/或执行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。因此数据处理器可以被配备为执行本发明的方法。

本发明的该示范性实施例涵盖从开始就使用本发明的计算机程序以及通过更新将现有程序转换为使用本发明的程序的计算机程序两者。

另外，计算机程序元件能够提供所有必要步骤，以满足如上所述的方法的示范性实施例的过程。

根据本发明的其它示范性实施例，提出了一种计算机可读介质(例如CD-ROM)，其中，所述计算机可读介质具有被存储在其上的计算机程序单元，所述计算机程序单元通过以下部分来描述。

计算机程序可以被存储/分布在适合的介质上，例如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的部分提供的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由因特网或其他的有线或无线的电信系统。

然而，计算机程序也可以存在于网络上，如万维网，并且可以从这样的网络下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的其他示范性实施例，提供了用于使计算机程序单元可用于下载的介质。所述计算机程序单元被布置为执行根据本发明的前述实施例中的一个的方法。

应当注意到，参考不同的主题描述了本发明的实施例。具体而言，参考方法类型权利要求描述了一些实施例，而参考设备类型实施例描述了其他实施例。然而，本领域技术人员将从以上和以下说明书中得知，除了对属于一个类型主题的特征的任意组合之外，对涉及不同主题的特征之间的任意组合也被认为在本申请中得到公开，除非另有说明。然而，所有特征可以被组合，提供超过特征的简单相加的综合效果。

尽管已经在附图和说明书中详细说明和描述了本发明，这样的说明和描述被认为是说明性的或范例性的，而非限制性的。本发明不限于公开的实施例。本领域技术人员在实践要求保护的本发明时，通过对附图、公布和独立权利要求的研究，能够理解并且产生对所公开的实施例的其他变化。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以完成权利要求书中记载的几个项目的功能。尽管在权利要求中记载了特定特征，但是这并不指示不能有利地使用这些特征的组合。权利要求中书的任何附图标记都不应被解释为对本发明的范围的限制。

Claims (12)

1.一种用于图像采集的X射线装置，包括：

X射线源(XR)，其被配置为生成用于目标(PAT)的图像采集的X射线辐射；

准直器(C)，其被配置为将所述X射线辐射准直为辐射锥，当采集所述图像时所述辐射锥(PR)在感兴趣区域处辐照所述目标(PAT)；

便携式辐射探测器(D)，所述探测器被配置为在所述X射线辐射经过所述目标之后记录所述X射线辐射；

视场校正器(CS)，其被配置为在预激发成像阶段中接收由所述探测器利用所述准直器(C)的试验性设定采集到的定位图像(SI)，所述试验性设定导致低剂量辐射锥冲击在所述探测器上，所述低剂量锥在所述探测器的图像平面中具有小于所述探测器的表面区域的第一横截面，

所述视场校正器(CS)还被配置为使用所述定位图像来建立用于后续成像阶段的视场校正信息，所述视场校正信息包括用于确定所述准直器(C)的经校正的设定的准直校正信息，

其中，在所述后续成像阶段中，所述准直器(C)的所述经校正的设定导致高剂量辐射锥冲击在所述探测器上，所述高剂量高于所述低剂量，并且所述高剂量辐射锥在所述探测器的图像平面中具有大于所述第一横截面的第二横截面，并且所述高剂量辐射锥i)基本上与所述探测器的所述表面区域同延，或者ii)是所述第一横截面的对称放大并且以所述高剂量辐射锥的整体在所述探测器的所述表面区域内延伸。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，当建立所述准直器校正信息时，所述校正器(CS)使用所述定位图像(SI)来计算源到图像接收器距离(SID)。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述校正器(CS)使用所述定位图像(SI)来计算以下之间的偏差：i)所述低辐射锥的中心射束辐照所述探测器表面的位置，以及ii)探测器表面区域的中心点，以此来建立偏离中心信息。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，包括图形显示控制器(GDC)，以绘制用于在屏幕上显示的校正信息，所述校正信息当被如此显示时适于引导用户人工改变所述源到图像接收器距离(SID)和/或在与所述探测器的图像平面平行的平面中所述X射线管的位置，以此来实现所述视场校正。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的装置，包括准直控制器(CC)，所述准直控制器被配置为使用所建立的视场校正信息来将所述校正信息应用到所述准直器(C)，以此使经校正的准直器设定自动地对所述后续成像阶段产生作用。

6.根据权利要求3所述的装置，其中，对视场校正操作的应用导致所述高辐射锥相对于所述探测器表面区域的中心点被对中，所述准直控制器能够使用所述偏离中心信息来调节所述准直器的至少一个可移动遮板(CB)。

7.根据权利要求3所述的装置，包括X射线管位置控制器(XRC)，所述X射线管位置控制器被配置为使用所述偏离中心信息来实现在与所述探测器的图像平面平行的平面中移动所述X射线源，从而实现辐射锥对中操作。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的装置，其中，所述X射线装置是移动装置。

9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述准直器是非对称类型的，并且其中，通过独立地移动非对称准直器的单个遮板(CB)来实现所述对中，而不不移动所述X射线源。

10.一种校正X射线成像器的视场设定的方法，包括以下步骤：

在预激发成像阶段中接收(S605)由X射线装置利用准直器(C)的试验性设定采集到的定位图像(SI)，所述试验性设定导致低剂量辐射锥冲击在便携式探测器(D)上，以采集所述定位图像，所述低剂量锥在所述探测器的图像平面中具有小于所述探测器的表面区域的第一横截面，

基于所述定位图像(SI)来确定(S610、S660)用于后续成像阶段的视场校正信息，

所述视场校正信息包括用于确定所述准直器(C)的经校正设定的准直校正信息，所述经校正设定导致高剂量辐射锥冲击在所述探测器上，所述高剂量高于所述低剂量，并且所述高级辐射锥在所述探测器的图像平面中具有大于所述第一横截面的第二横截面，并且所述高剂量辐射锥i)基本上与所述探测器的所述表面区域同延，或者ii)是所述第一横截面的对称放大并且以所述高剂量辐射锥的整体在所述探测器的所述表面区域内延伸。

11.一种用于对根据权利要求1-9中的任一项所述的装置进行控制的计算机程序元件，所述计算机程序元件在由处理单元运行时适于执行根据权利要求10所述的方法的步骤。

12.一种计算机可读介质，具有被存储在其上的根据权利要求11所述的程序单元。