CN105682557B - 提供对象的x射线图像数据 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及提供对象的X射线图像数据。为了提供具有改进的实用性的医学X射线成像系统，提供一种医学X射线成像系统(100)，包括至少一个X射线探测器(110)、X射线源装置(120)以及患者台(130)。所述患者台被配置为接收对象，以对所述对象的感兴趣区域(140)进行成像。所述至少一个X射线探测器能够被移动地安装所述患者台上；并且所述至少一个X射线探测器和所述X射线源装置可独立地移动。所述X射线源装置被配置为从形成凹面开放轨迹(160)的多个位置(150)向所述感兴趣区域提供X射线辐射，其中，所述轨迹的中间部分(170)被定位在所述患者台下方；并且其中，所述轨迹的两个端部区域(180)在所述台的两个侧向面上并且在所述台上方延伸。由物理轨迹支撑结构(190)来提供所述位置。

Description

提供对象的X射线图像数据
技术领域
本发明涉及提供对象的X射线图像数据，并且尤其涉及一种医学X射线成像系统和用于提供对象的X射线图像数据的方法，并且涉及计算机程序元件和计算机可读介质。
背景技术
在已知的医学X射线成像系统中，使用C型弧系统或者U型支架系统，其通常包括两个分离的臂部分，所述两个分离的臂部分彼此相连以形成弯曲的“C”形式臂或者U型支架形式臂。当被安装或组装时，X射线辐射源被布置在一个臂部分上，并且X射线探测器被布置在另一个臂部分上。这样的C型弧或U型支架也能够被布置在具有六个旋转轴的铰链式机器人臂上，以便能够在任意移动路径中移动，并且采集改进的3D成像质量的3D图像，或者采集3D断层合成图像。针对介入或诊断流程，需要患者的感兴趣区域的良好图像质量；但是同时，接近患者是重要的主题。首先，在X射线成像期间，由接近患者台的C型弧或U型支架系统使用的必要空间限制可用于医生和支持医生的临床工作人员的剩余空间。已经示出，利用这样的C型弧或U型支架系统，仅可以得到受约束的接近患者。此外，一些医学X射线成像系统包括空间可调节的X射线源和空间可调节的X射线探测器。然而，利用被布置在具有六个旋转轴的铰链式机器人臂上的这样的C型弧或U型支架系统，由于这样的系统的轨迹和移动是较不规则的，增加了与工作人员、医生、患者或患者台的碰撞的风险，并且因此相比于常规C型弧或U型支架系统，对于医生和工作人员而言较不可预测。结果，它们的使用要求来自工作人员和医生的更多专注或注意，如果他们不够仔细，那么他们将冒所述系统与他们碰撞的风险。同样，要求来自所述系统的操作者(其也能够是医生或工作人员成员)的更多专注或者注意，他们不会愿意控制系统来与患者或患者台碰撞。
然而，在介入或诊断流程期间，医生和他的工作人员应当将他们的注意集中到介入或患者。此外，包括空间可调节的X射线源和X射线探测器的医学X射线成像系统不提供与C型弧或U型支架医学X射线成像系统的成像质量类似的成像质量。例如，US 6,461,039描述了具有灵活的螺旋桨轴旋转的C型臂。
发明内容
因此，能够存在对提供具有降低的空间要求和改进的实用性的医学X射线成像系统的需要，并且提供成像质量与C型弧或U型支架医学X射线成像系统的X射线图像类似的X射线图像。
本发明的目的由独立权利要求的主题解决，其中，进一步的实施例被并入从属权利要求中。应当注意，本发明的下面描述的方面也适用于医学成像系统，以及用于提供对象的X射线图像数据的方法，以及对应的计算机程序元件和计算机可读介质。
根据本发明，提供一种医学X射线成像系统，其包括至少一个X射线探测器、X射线源装置以及患者台。
所述患者台被配置为接收对象，以对所述对象的感兴趣区域进行成像。所述至少一个X射线探测器被可移动地安装在延伸自天花板的支撑臂上。此外，所述X射线源装置包括至少部分地延伸在所述患者台下方的物理轨迹支撑结构，此外，所述源布置被配置为从定义凹面开放轨迹的多个X射线源位置向所述感兴趣区域提供X射线辐射。所述物理轨迹支撑结构与所述支撑臂分离，即，两个支撑体物理地未被连接。
优选地，所述轨迹的中间部分被定位在所述患者台下方，并且所述轨迹的两个端部区域在所述台的两个侧向面上以及在所述台上方延伸。此外，所述多个位置由物理轨迹支撑结构来提供，所述X射线源装置被配置为从所述多个位置提供X射线辐射。
“来自凹面轨迹的位置”的表达涉及相对于感兴趣区域的多个至少三个位置。在本发明的优选实施例中，在三个位置的情况下，一个位置被定位在患者台下方，并且因此在感兴趣区域下方，并且两个位置分别被定位在台的每个不同侧向面上，此外，所述两个位置在台上方。这三个位置由轨迹连接。所述两个端部位置被布置在中间位置上方。
因此，得到的轨迹是凹面，或者“下陷”的。因此，这三个位置可以说“形成凹面轨迹”。
在范例中，对于凹面轨迹上的全部点，如果M1和M2是凹面轨迹的点的对，则从M1到M2的直线位于M1与M2之间的轨迹的部分上方。在范例中，至少两个位置被分别定位在患者台的每个不同侧向面上，在患者台上方，并且至少一个位置被定位在患者台下方。
术语“物理轨迹支撑结构”涉及提供X射线从其被提供的个体位置的结构，例如在可移动X射线源的情况下具有多个(例如，至少三个)位置的结构，或者包括多个(例如，至少三个)分离的固定X射线源的结构。在另一范例中，一个或多个可移动X射线源和一个或多个固定X射线源的组合被提供作为物理轨迹支撑结构。此外，在可移动X射线源的情况下，轨迹能够被称为源延伸轨迹。
因此，从定义凹面开放轨迹的多个X射线源位置提供的X射线辐射是从经由所述位置移动的可移动X射线源提供的，或者从被定位在所述位置处的多个分离的固定X射线源提供的。
本发明还基于这样的认识：在具有多个X射线源位置的天花板安装的支撑臂上的X射线探测器的组合提供足够大数量的X射线成像位置。即，能够使用根据本发明的系统来实现通常在介入或诊断流程期间需要的所有成像位置。因此，提供了一种系统，其具有相对简单和紧凑的结构，便于接近患者，而不损害所要求的X射线成像功能。
根据范例，所述轨迹被提供有对感兴趣区域的180度的角覆盖，例如，加上扇形角；这意味着，从形成凹面开放轨迹的多个位置提供的X射线辐射来自被配置为从具有对应的个体扇形角的多个位置进行辐照的X射线源。来自具有其扇形角的每个X射线源的每个X射线辐射创建X射线辐射射束。当被叠加时，辐射射束将在感兴趣区域中覆盖180度的角。X射线源扇形是预定的或者可由系统的操作者选择，所述X射线源扇形能够单独用于每个X射线源，或者对于每个X射线源而言相同。
根据另一范例，患者台被提供有纵向延伸方向，并且所述轨迹被布置为横向于所述纵向延伸方向。
根据另一范例，所述物理轨迹支撑结构相对于所述患者台被可移动地安装。
根据范例，所述轨迹由两个可移动臂部分来获得，每个所述可移动臂部分具有半C型弧几何结构。
在范例中，由两个可移动臂部分来获得轨迹，所述两个可移动臂部分具有采取字母“C”的一半或小于一半的形式的几何结构，或者具有采取圆形的一半或小于一半的形式的几何结构。
例如，可移动半弧臂具有采取字母“C”的一半或小于一半的形式(或者采取圆形的一半或小于一半的形式)的几何结构，并且被安装到物理轨迹支撑结构，所述物理轨迹支撑结构例如能够被集成在患者台支撑结构中，并且被定位在台下方。物理轨迹支撑结构支撑所述可移动半弧臂以从完全在患者台下方的第一位置移动到第二位置，在第二位置中，半弧的一个端部在台的侧向面中的一个上以及在台上延伸方，而悬臂半弧仍然被定位在台下方的位置处，但是已经在台下方在朝向台的侧向面中的所述一个一侧的方向上移动。应当注意，术语“C”在该背景下并不意味着探测器和源被安装在相对端部处。相反地，根据本发明，所述探测器被安装使得其能够独立地被移动。
根据另一范例，两个臂部分中的一个臂被放置在关于所述两个臂部分中的另一个臂部分的偏移位置处，所述偏移位置是沿所述患者台的所述纵向延伸方向测量的。
根据另一范例，所述X射线源装置被提供有至少一个可移动X射线源，所述至少一个可移动X射线源沿跟随所述轨迹的导轨被可移动地支撑。
根据另一范例，所述X射线源装置被提供有多个固定X射线源，所述多个固定X射线源沿在多个X射线辐射位置处的所述轨迹而被分布。能够利用切换设备相继或者同时激活所述X射线源的组合或全部。
根据另一范例，额外的X射线源被提供在所述患者台下方或者被集成到所述患者台中，或者两者。
根据另一范例，所述至少一个X射线探测器被安装到机器人支撑臂或者以滑动支撑体被安装到天花板。这使得能够提供相对于所述患者台和所述X射线源装置的各个X射线探测器位置，并且使得能够在对于具体X射线成像过程适当时将所述至少一个X射线探测器放置在房间内的最大高度处的位置处，因此处于距临床工作人员的头部最大距离处，从而降低与临床工作人员的头部碰撞的风险。
根据另一范例，致动器被提供用于移动所述至少一个X射线探测器。此外，控制单元被提供用于使得所述至少一个X射线探测器能够根据沿所述轨迹的所述X射线源位置的改变来进行对应的移动。
根据另一范例，所述X射线成像系统包括至少一个辐射保护屏蔽，所述至少一个辐射保护屏蔽被可移动地安装在所述X射线源装置的外部上。所述辐射保护屏蔽能够在停驻位置与保护位置之间移动，在停驻位置中，所述保护屏蔽被布置在所述台下方，或者被折叠到所述X射线源装置的侧面，在保护位置中，其被提供在所述对象与站在所述患者台附近的工作人员成员之间，至少在所述工作人员成员的腿部区域中。
根据本发明，还提供了一种用于提供对象的X射线图像数据的方法，包括以下步骤：
a)将包括感兴趣区域的对象布置在患者台上；
b)由X射线源装置从形成凹面开放轨迹的多个位置向所述感兴趣区域相继地提供X射线辐射；
c)由被可移动地安装在所述患者台上方的至少一个X射线探测器分别探测在步骤b)中提供的相继的X射线辐射；并且
d)根据相继探测到的X射线辐射来生成X射线图像数据。
所述轨迹的中间部分被定位在患者台下方，并且所述轨迹的两个端部区域在所述台的两个侧向面上以及在所述台上方延伸。由物理轨迹支撑结构来提供所述多个位置；
根据一个方面，除了在患者台下方的主X射线管之外，额外的X射线管被集成在一种小的半C型弧几何结构中，或者-换言之-在额外的臂上，所述额外的臂被成形为字母C的一半或小于一半，或者被成形为圆形弧的一半或小于一半。当第一质量3D成像足够时，该最后的部件可以被隐藏在患者台下方，并且因此并不限制患者接近。仅在要求比第一质量3D成像更高的质量的特殊3D成像的情况下，一个或两个臂从患者台下方的位置移动到台的左侧和/或右侧的侧向面。在一个范例中，这些臂被装备有带一个焦斑位置的一个X射线管，并且通过移动所述臂来实现X射线焦点射束轨迹。在与机器人臂上的至少一个移动的探测器的组合中，能够采集C型臂式投影序列。相同的操作能够在台的一侧或两侧上完成。此外，代替于(一个或多个)臂和/或(一个或多个)探测器在成像采集期间的移动，也能够在具有固定焦斑位置的若干X射线管之间进行切换。如果期望，能够通过将保持源的臂分离为两个部分(针对患者的每侧一个)来从沿患者轴的不同位置采集图像。这些部分中的每个能够独立地被放置在台下方或者台的侧向，从而增加沿患者轴的视场。此外，具有半管形几何结构的柔性辐射屏蔽能够被安装在(一个或多个)臂上并且保护临床工作人员不受到X射线辐射。该柔性辐射屏蔽能够以非常灵活的方式被移除，并且甚至能够利用源的已知几何结构和辐射传输的模型来自动地控制。本发明尤其应用于与介入或诊断流程结合，并且将尤其参考其进行描述，已经与C型弧或U型支架X射线成像系统关联，或者与具有间隔开的X射线源和X射线探测器的X射线成像系统关联来执行所述介入或诊断流程。
本发明的这些和其他方面将根据下文描述的实施例变得显而易见，并且将参考下文描述的实施例得到阐述。
附图说明
在下文中将参考以下附图来描述本发明的示范性实施例：
图1示意性描绘了成像系统的范例；
图2示意性描绘了轨迹关于感兴趣区域的角覆盖；
图3A示意性图示了其中轨迹被布置为横向于患者台的纵向延伸方向的情况；
图3B示意性图示了其中轨迹被布置为形成与患者台的纵向延伸方向的横切平面的角的情况；
图4示意性描绘了由两个可移动臂部分获得的轨迹的范例，每个可移动臂部分具有半C型弧几何结构；
图5示意性图示了其中两个臂部分中的一个臂被放置在关于所述两个臂部分中的另一个臂部分沿患者台的纵向延伸方向的偏移位置处的情况；
图6示意性图示了被提供有沿跟随轨迹的导轨可移动地被支撑的至少一个可移动X射线源的X射线源装置；
图7示意性图示了被提供有沿轨迹在多个X射线辐射位置处分布的多个固定X射线源的X射线源装置；
图8示意性图示了具有被提供在患者台下方和/或被集成到患者台中的额外的X射线源的系统的范例；
图9A示意性图示了其中所述至少一个X射线探测器被安装到机器人支撑臂的系统的范例；
图9B示意性图示了其中所述至少一个X射线探测器被安装到滑动支撑体上的天花板的系统；
图10A示意性图示了其中被可移动地安装在X射线源装置的外部上的至少一个辐射保护屏蔽在停驻位置处的系统；
图10B示意性图示了其中被可移动地安装在X射线源装置的外部上的至少一个辐射保护屏蔽在保护位置处的系统。
图11示意性描绘了用于提供对象的X射线图像数据的方法；并且
图12是医学X射线成像系统的范例的图示。
具体实施方式
图1中示出了根据本发明的医学X射线成像系统100的主要示意图。所述系统包括至少一个X射线探测器110、X射线源装置120以及患者台130。患者台130被配置为接收对象以对对象的感兴趣区域140进行成像。至少一个X射线探测器110被可移动地安装在延伸自天花板的支撑臂上。通常，X射线探测器110被定位在患者台130的上方。
此外，X射线源装置120被配置为从多个位置150将X射线辐射提供到感兴趣区域，所述多个位置形成凹面开放轨迹160。如图1中进一步图示的，轨迹的中间部分170被定位在患者台130的下方。轨迹的两个端部部分180在台的侧向面上以及在台的上方延伸。X射线辐射源自于其的多个位置150由X射线源装置120的物理轨迹支撑结构190来提供。在图1中图示的系统中，物理轨迹支撑结构190相对于患者台130被可移动地安装。
应当注意，安装至少一个X射线探测器110的支撑臂与源装置120的物理轨迹支撑结构是分离且未连接的物理结构，其相对紧凑并且独立可控，使得包括探测器110的支撑臂和源布置120可以彼此独立地移动。即，探测器110可以在不同时移动源装置120的情况下被移动，反之亦然。
根据一个实施例，致动器138被提供用于移动所述至少一个X射线探测器；控制单元134被提供用于使得所述至少一个X射线探测器能够根据沿轨迹的X射线源位置的改变进行对应的移动。
根据一个范例，患者台130是X射线透明的。
在范例中，凹面轨迹是部分线性轨迹。
在另一个范例中，凹面轨迹虚拟地连接被定位在多个位置处的多个X射线辐射源。因此，轨迹也被称为虚拟轨迹。
在范例中，凹面轨迹被提供作为部分圆形弧。在另外的范例中，凹面轨迹被提供为部分椭圆的。
在范例中，所述系统是介入X射线系统或诊断X射线系统。
如将根据描述并且根据附图而显而易见的，系统的几何结构比常规C型弧系统或者U型支架系统中的几何结构更小，从而降低了与临床工作人员和与患者的碰撞的风险。此外，出于以下原因所述系统的几何结构进一步改进了针对介入流程或诊断流程的工作流程：
相比于常规C型弧系统或U型支架系统，根据本发明的X射线医学成像系统所需的空间被减小。即，代替于一个相对庞大的C型臂或U型支架，提供可以彼此独立地被移动的两个相对紧凑的支撑体：在天花板上的探测器支撑体，以及具有轨迹支撑结构的源布置，所述轨迹支撑结构至少部分地被提供在患者台下方。
轨迹支撑结构190部分地被定位在台下方；优选地，其还能够或多或少在台上方延伸，在台的侧向左侧和/或右侧上延伸；在轨迹的台上方(在台的侧向左侧和/或右侧上)的该延伸仍然将比常规C型弧系统或U型支架系统更小；此外，X射线源装置将不总是占据全部轨迹，如将根据下面而显而易见的。
在成像期间，在台周围的装备能够保持就位，只要其不与X射线源装置轨迹或者至少一个X射线探测器位置冲突。由于所述至少一个X射线探测器被提供在专用天花板支撑体上，因此它的移动可以独立于源装置的任何移动，并且与源装置的任何移动不相关。因此，医生和其工作人员具有较少被X射线医学成像系统的元件撞击的风险。
尤其是，例如，在第一步骤中X射线源装置能够被移动，同时X射线探测器被保持在适当位置中。然后，在第二步骤中，所述至少一个X射线探测器被移动，同时源装置被保持在适当位置中。医生和其工作人员然后能够首先将他们的注意集中到X射线源装置的移动，并且然后集中到包括至少一个X射线探测器的支撑臂的移动，反之亦然。
此外，由于X射线源装置定义横向于患者台的纵向延伸方向被布置的轨迹，因此X射线源装置的移动或者定位可由医生和临床工作人员预测。因此，相比于被布置在具有多个旋转轴的铰链式臂机器人上的C型弧或U型支架系统所需的专注或关注，X射线源装置的移动的命令以及移动本身需要来自工作人员和医生侧的较少专注或关注，并且也需要来自系统的操作者侧的较少专注或关注。
此外，结合至少一个移动的X射线探测器，能够采集C型臂式投影序列，从所述投影序列能够重建3D体积。
在另一范例中，能够根据通过移动X射线源装置(从而连续或离散地改变X射线源位置)并且具有固定的X射线探测器位置采集的投影序列来重建3D体积。
在范例中，所述系统还包括投影器192，所述投影器用于投影高质量图像。备选地或者额外地，所述系统可以包括要由临床工作人员佩戴的针对个体图像投影的眼镜，诸如“谷歌型眼镜”，或者可以包括用于对采集到的3D X射线图像与真实患者身体表面的叠加呈现的叠加呈现模块。
在一个范例中，所述系统包括控制单元134，所述控制单元用于使得至少一个X射线探测器能够跟随X射线源装置的移动。控制单元134也提供对至少一个X射线探测器的移动和X射线源装置(与所述至少一个X射线探测器的移动相关或者不相关)的独立移动的控制。
在一个范例中，所述系统额外地包括工作人员跟踪单元136，所述工作人员跟踪单元探测临床工作人员的位置并且将该信息传送到控制单元134，以用于进一步的处理。
图2示意性图示了轨迹被提供有对感兴趣区域的180°的角覆盖，加上扇形角。从形成凹面开放轨迹的多个位置提供的X射线辐射来自于被配置为从具有对应的个体扇形角的多个位置进行辐照的X射线源。来自具有其扇形角的每个X射线源的每个X射线辐射创建X射线辐射射束。当被重叠时，所述辐射射束将在感兴趣区域中覆盖180度的角加上扇形角。X射线源扇形是预定的，或者可由系统的操作者选择。其能够是预定的或者针对每个X射线源个体地被选择。其能够对于全部X射线源而言相同。
图3A图示了系统，其中，患者台130被提供有纵向延伸方向200，并且其中，轨迹160被布置为横向于所述纵向延伸方向。
例如，所述轨迹被布置在横向于患者台的纵向延伸方向的平面中。
在范例中，台可沿其纵向延伸方向移动；这实现沿其纵轴的对患者的成像。
图3B图示了一个范例，其中，凹面轨迹在与纵向延伸方向200的横切平面220形成角210的方向上。
图4图示了系统，其中，由两个可移动臂部分230来获得轨迹，每个可移动臂部分具有半C型弧几何结构。另一弯曲形式的几何结构也可以被使用，只要所得到的轨迹仍然是凹面开放轨迹。
在范例中，两个臂部分能够在台下方可滑动地被移动；备选地或者额外地，臂部分被布置为可伸缩式臂，所述可伸缩式臂可以相应地被延伸或者收缩。在另一范例中，两个臂部分可折叠到患者台的侧面，在跟随患者台的纵向方向或者跟随患者台的横向方向的垂直于台的平面中。
在范例中，当需要普通3D成像质量时，一个或两个臂部分被滑动或者收缩在台的下方，或者被折叠到患者台的侧面，这因此即不限制患者接近，也不阻碍侧向地接近患者；然而，当需要改进的3D成像质量或者3D断层合成成像时，一个或两个臂部分从台位置的下方，或者从到台位置的侧面的折叠，滑动或延伸到台的侧向面，并且在台的左侧和/或右侧上，在台上方延伸，从而提供对凹面轨迹的物理轨迹支撑。
在范例中，在得到的轨迹是凹面开放轨迹的约束下，两个臂部分中的每个具有部分线性几何结构或多线性几何结构。在另一范例中，两个臂部分中的每个本身由两个臂构成。
在另外的范例中，两个臂部分中的每个是网格式臂，即，在其上X射线源被布置在网格上的各自的位置处的臂。一个或两个臂部分提供凹面轨迹的物理轨迹支撑结构。
图5图示了根据本发明的系统，其中，两个臂部分中的一个臂被放置在关于所述两个臂部分中的另一个臂位置的偏移位置240处，所述偏移位置是沿所述患者台的纵向延伸方向被测量的。
首先，该偏移实现在患者台的纵向延伸方向中的X射线成像的更好的覆盖。第二，该偏移防止两个臂当其被移动以在患者台下方滑动时的碰撞。
图6图示了具有X射线源装置的系统，所述X射线源装置被提供有沿跟随轨迹的导轨260被可移动地支撑的至少一个可移动X射线源250。术语“跟随”意味着，当被布置在导轨上时，至少一个可移动X射线源能够从位于轨迹上的多个位置发射X射线辐射。因此，导轨提供对凹面轨迹的物理轨迹支撑。
在图6中，轨迹被示意性表示为半圆形，但是其也能够为部分椭圆或者部分线性的凹面和开口。
图7图示了根据本发明的系统，其中，X射线源装置被提供有多个固定X射线源270，所述多个固定X射线源沿轨迹被分布在多个X射线辐射位置处；并且能够利用切换设备280相继或者同时激活X射线源中的一些。所有X射线源是可激活的。
多个X射线辐射位置可以是规则或者不规则地被分隔或者定位的。
在范例中，能够从通过以下采集的投影序列来重建3D体积：将X射线源装置放置在固定的位置处，并且打开或关闭X射线源装置中的X射线源的组合或全部，从而激活它们或者不激活它们，并且具有固定的X射线探测器位置。
在范例中，对X射线源装置中的X射线源的打开或关闭形成分布式源阵列。
在范例中，X射线源的组合或全部能够以连续或随机的顺序相继或同时被激活。
在范例中，组合被同步。激活组合的同步的双倍、三倍、或更高倍数是可能的。
图8图示了范例，其中，额外的X射线源290被提供在本发明的系统中，所述额外的X射线源被放置在患者台的下方，和/或被集成到患者台中。在范例中，额外的X射线源被放置在地板附近或在地板中。因此，其使得能够结合常规患者台被使用，而不占据房间中的很多空间。在另一范例中，可移动主X射线源在台下方移动，而可移动的两个臂部分扩展3D成像能力，和/或允许倾斜的投影视图，而不重新定位患者。
在另外的范例中，可变射束准直器被定位在X射线源中的一些或者每个附近，其操作可以与至少一个X射线探测器移动同步。从而，其通过将射束固定角限制为仅朝向实际X射线探测器位置来降低辐射剂量。
图9A图示了其中至少一个X射线探测器被安装到延伸自天花板的机器人支撑臂300的情况，而图9B图示了其中至少一个X射线探测器在固定、滑动支撑臂310上被安装到天花板的简化实施例。
在图9A和9B中，轨迹被示意性表示为部分圆形的，但是其也能够是部分椭圆或部分线性，凹面或开口。
在机器人支撑臂上或者在滑动支撑体上的天花板上的至少一个X射线探测器的该布置使得能够提供相对于患者台和X射线源装置的各个探测器位置。
在范例中，至少一个探测器被安装在天花板处的轨道上。
在范例中，例如，在两个分离的机器人支撑臂上提供两个探测器。
在范例中，提供三个、四个或者五个探测器。
在范例中，至少一个X射线探测器能够被移动到若干位置，包括角倾斜，以便采集投影图像的断层合成式集合。
在范例中，提供两个机器人臂上的两个探测器。其实现对探测器的灵活升级包装。
此外，来自至少一个X射线探测器的移动的灵活性允许通过对X射线探测器与X射线装置之间距离的选择对不同放大因子的调节。
该系统也允许利用经准直的X射线射束的限制的角视图的优化的感兴趣区域成像。
在范例中，所述系统包括控制模块134，所述控制模块用于使得至少一个X射线探测器能够跟随X射线源装置的移动。
在一个范例中，至少一个X射线探测器是无线探测器或者包括两个或多个平行探测器的探测器。
在另外的范例中，两个或更多个探测器被安装有经优化的角对准，诸如以便获得计算机断层摄影(CT)“香蕉”，这意味着探测器上的辐射轮廓是“香蕉”形状的。
至少一个X射线探测器到天花板上的机器人支撑臂或者在天花板上的滑动支撑体上的布置使得能够降低碰撞的风险，这是由于相比于介入室中的台上方的另一点，临床工作人员的头部到天花板的更大的距离。
在图10A和图10B中，图示了至少一个辐射保护屏蔽340。至少一个辐射保护屏蔽340被可移动地安装在X射线源装置的外部。辐射保护屏蔽可在停驻位置320与保护位置330之间移动，在停驻位置中，保护屏蔽被布置在台下方或者被折叠到X射线源装置的侧面，在保护位置中，其被提供在对象与站在患者台附近的工作人员成员之间，至少在工作人员成员的腿部区域处。
该辐射保护屏蔽使得能够经由系统的固有几何结构降低将工作人员暴露于X射线辐射。
在一个范例中，X射线辐射屏蔽具有半管形几何结构。
在另一范例中，X射线辐射屏蔽具有部分线性集合结构。
在范例中，X射线辐射屏蔽的几何结构与(一个或多个)臂部分的几何结构有关：例如，如果(一个或多个)臂部分具有半C型弧几何结构，则X射线辐射屏蔽将具有半管形几何结构。
在一个范例中，上述辐射保护屏蔽自动地被控制，使得它们被移动，以最大程度地保护工作人员成员不受散射辐射的伤害。
在一个范例中，该系统包括：建模单元，其计算针对每个源位置的散射辐射的近似作为模型；以及，控制单元，其使用对模型的该计算来自动地调整辐射屏蔽的位置，使得散射由屏蔽最大程度地吸收。在一个范例中，移动的源的位置连续地被更新，并且输入被馈送到屏蔽的机械控制器。在一个范例中，来自分布式源阵列的所选择的活动源被馈送到屏蔽的机械控制器。
在一个范例中，准直器位置被馈送到屏蔽的机械控制器。
在另一范例中，该系统额外地包括工作人员跟踪单元，所述工作人员跟踪单元探测临床工作人员的位置，并且将该信息发送到控制单元，所述控制单元相应地移动所述屏蔽以最优地保护工作人员。
所述辐射保护屏蔽能够由辐射保护材料的薄片构成；例如高密度材料或者具有增加的厚度的低密度材料，或者例如铅。也能够使用其他类型的辐射保护材料。
图10A图示了当一个臂部分被用在X射线源装置处的范例。当没有生成X射线辐射时，至少一个辐射保护屏蔽被折叠到臂部分的侧面。在一个范例中，辐射保护屏蔽可沿患者台的纵轴部署。在另一范例中，辐射保护屏蔽可沿患者台的垂直轴部署。
在一个范例中，所述系统测量X射线探测器的位置和X射线源的位置，并且将该信息用于校准和图像重建。
图11图示了根据本发明的用于提供对象的X射线图像数据的方法400，所述方法包括以下步骤：
-将包括感兴趣区域的对象布置在患者台上的第一步骤S410；
-由X射线源装置从形成凹面开放轨迹的多个位置向感兴趣区域相继地提供X射线辐射的第二步骤S420；
-由被可移动地安装在患者台上方的至少一个X射线探测器分别探测在以上步骤中提供的相继的X射线辐射的第三步骤S430；并且
-根据相继探测的X射线辐射来生成X射线图像数据的第四步骤S440。
在所述方法中，轨迹的中间部分被定位在患者台下方；轨迹的两个端部区域在台的两个侧向面上以及在台上方延伸；多个位置由物理轨迹支撑结构来提供。
第一步骤S410也被称为步骤a)，第二步骤S420也被称为步骤b)，第三步骤S430也被称为步骤c)，第四步骤S440也被称为步骤d)。
图12描述了本发明的医学X射线成像系统的具体配置。在图12中，医生、临床工作人员或医学X射线成像系统的操作者站在患者台510附近。在患者台的每个侧向面处的两个臂部分520从多个位置向患者的感兴趣区域提供X射线辐射。从分别在患者台的每个侧向面处的每个臂部分提供一个或多个X射线辐射。来自每个臂部分的多个X射线辐射形成从患者台的每个侧向面朝向患者的感兴趣区域的X射线射束。作为范例，在图12中表示的两个臂部分是部分圆形的，或者具有半C型弧几何结构。因此，X射线辐射的源位于凹面轨迹上。
此外，提供两个探测器540：第一探测器被安装在被定位在天花板处的第一机器人臂上，而第二探测器被安装在第二机器人臂上，所述第二机器人臂不同于第一机器人臂，并且也被定位在天花板处。
第一探测器由第一机器人臂控制以被定位在实现对来自一个侧向面的X射线射束中的一个的探测的位置处，而第二探测器由第二机器人臂控制以被定位在实现对来自另一侧向面的另一X射线射束的探测的位置处。
由医学X射线成像系统生成的医学图像是三维高质量的或断层合成图像，这是因为由X射线源装置和两个X射线探测器的配置获得的投影序列与由C型臂或者U型支架系统获得的投影序列相当类似。尤其是当两个探测器位于台的侧向左侧和右侧上的两个预定极端位置处(如图12中图示的)时，提供对感兴趣区域的完全覆盖。
根据附图而显而易见地，系统的几何结构比常规C型臂或者U型支架系统的几何结构更小。3D医学图像被显示在屏幕或监视器530上。患者台的每个侧向面处的两个臂部分还能够被装备有柔性屏蔽以保护临床工作人员不受X射线辐射伤害。该柔性辐射保护屏蔽能够被安装在每个臂部分上，并且沿患者台的纵向方向或患者台的纵向延伸方向被部署，以便保护工作人员不受散射辐射。柔性辐射保护屏蔽沿患者台的纵向方向的部署能够被控制，以根据或成比例于辐射的水平和方向或散射辐射的水平和方向沿着台的纵向方向延伸。在另一范例中，该柔性辐射保护屏蔽能够根据或成比例于辐射的水平和方向或散射辐射的水平和方向，沿着垂直方向朝向天花板被部署。
当普通质量3D成像足够时，或者当不执行成像时，两个臂部分能够在台下方被滑动或者被折叠到台的侧面。然后，临床工作人员能够在患者台周围自由地移动。
在本发明的另一个示范性实施例中，提供一种计算机程序或计算机程序元件，其特征在于，适于在适合的系统上执行根据前述实施例中的一个的方法的方法步骤。
计算机程序元件因此可以被存储在计算机单元上，所述计算机单元也可以是本发明的实施例的部分。该计算单元可以适于执行以上描述的方法的步骤或引起对以上描述的方法的步骤的执行。此外，其可以适于操作以上描述的装置的部件。计算单元能够适于自动操作和/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装备为执行本发明的方法。
本发明的该示范性实施例覆盖正好从开始就使用本发明的计算机程序以及借助于更新而将现有程序转变为使用本发明的程序的计算机程序两者。
另外，计算机程序元件可以能够提供履行如以上描述的方法的示范性实施例的流程的全部必要步骤。
根据本发明的另外的示范性实施例，提出了诸如CD-ROM的计算机可读介质，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元件，所述计算机程序元件是由前述部分描述的。
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分布。
然而，计算机程序也可以存在于如互联网的网络上并且能够被从这样的网络下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另外的示范性实施例，提供了用于使得计算机程序元件可用于下载的介质，所述计算机程序元件被布置为执行根据本发明的先前描述的实施例中的一个的方法。
还应当注意到，参考不同主题描述了本发明的实施例。具体而言，参考方法类型的权利要求描述了一些实施例，而参考装置类型的权利要求描述了其他的实施例。然而，本领域技术人员将根据以上和以下的描述得知，除非另外指明，除了属于一种类型的主题的特征的任何组合外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被视为由本申请公开。然而，能够将所有特征组合以提供超过对特征的简单相加的协同效果。
尽管已经在附图和前文的描述中详细说明并描述了本发明，但这种说明和描述被视为说明性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求书，在实践要求保护的本发明时，能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求书中，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履行权利要求中记载的若干项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求书中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种医学X射线成像系统(100)，包括：
-至少一个X射线探测器(110)；
-X射线源装置(120)；以及
-患者台(130)；
其中，所述患者台被配置为接收对象，以对所述对象的感兴趣区域(140)进行成像；
其中，所述至少一个X射线探测器被能够移动地安装在延伸自天花板的支撑臂(300、310)上；
其中，所述X射线源装置包括物理轨迹支撑结构(190)，所述物理轨迹支撑结构至少部分地在所述患者台下方延伸，所述X射线源装置被配置为从由所述物理轨迹支撑结构(190)提供的多个X射线源位置(150)向所述感兴趣区域提供X射线辐射，其中，所述X射线源位置中的至少一个提供在穿过所述患者台之后对所述感兴趣区域的X辐照，所述X射线源位置定义轨迹(160)，所述轨迹具有在所述患者台的两个相对侧向面上的凹面开放部分和在所述患者台下方朝向所述两个相对侧向面延伸的中间部分，
所述物理轨迹支撑结构(190)与所述支撑臂(300、310)分离，并且包括在所述患者台的所述两个相对侧向面上的凹面开放部分，并且具有在所述患者台下方朝向所述两个相对侧向面延伸的中间部分，从而提供所述轨迹。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述物理轨迹支撑结构的所述中间部分(170)包括被定位在所述患者台下方在所述物理轨迹支撑结构的中间部分的至少一个X射线源位置，并且所述物理轨迹支撑结构的两个端部区域(180)在患者台的所述两个相对侧向面上相应地延伸到所述患者台上方。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述患者台被提供有纵向延伸方向(200)；并且
其中，轨迹(160)被布置为横向于所述纵向延伸方向。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述物理轨迹支撑结构相对于所述患者台被能够移动地安装，并且被提供作为伸缩臂，所述伸缩臂伸缩延伸以提供X射线源位置，并且收缩到所述患者台下方。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述物理轨迹支撑结构包括两个能够移动的臂部分(230)，每个所述能够移动的臂部分具有半C型弧几何结构。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述两个能够移动的臂部分中的一个臂被放置在关于所述两个臂部分中的另一个能够移动的臂部分位置的偏移位置(240)处，所述偏移位置是沿所述患者台的所述纵向延伸方向测量的。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述物理轨迹支撑结构被提供作为导轨，所述导轨沿所述轨迹延伸，并且所述X射线源装置被提供有至少一个能够移动的X射线源(250)，所述至少一个能够移动的X射线源由跟随所述轨迹的所述导轨(260)直接支撑，并且沿跟随所述轨迹的所述导轨(260)被能够移动地支撑。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的系统，其中，所述物理轨迹支撑结构被提供作为导轨，所述导轨沿所述轨迹延伸，并且所述X射线源装置被提供有多个固定位置X射线源(270)，所述多个固定位置X射线源沿在多个X射线辐射位置处的轨迹而被分布；并且
其中，能够利用切换设备(280)来相继或者同时激活所述X射线源的组合或者全部。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，额外的X射线源被提供为：
i)在所述患者台下方；和/或
ii)被集成到所述患者台中。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，安装所述至少一个X射线探测器的所述支撑臂是机器人支撑臂(300)，所述机器人支撑臂被布置用于提供相对于所述患者台和所述X射线源装置的各个X射线探测器位置。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，致动器(138)被提供用于移动所述至少一个X射线探测器；并且
其中，控制单元(134)被提供用于使得所述至少一个X射线探测器能够根据沿所述轨迹的X射线源位置的改变来进行对应的移动。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，至少一个辐射保护屏蔽(340)被能够移动地安装在所述物理轨迹支撑结构的外部上；并且
其中，所述辐射保护屏蔽能够在停驻位置(320)与保护位置(330)之间移动，在所述停驻位置中，所述保护屏蔽被布置在所述患者台下方或被折叠到所述X射线源装置的侧面，在所述保护位置中，所述保护屏蔽被提供在所述对象与站在所述患者台旁边的工作人员成员之间，至少在所述工作人员成员的腿部区域中。
13.一种用于提供对象的X射线图像数据的方法(400)，包括以下步骤：
a)将包括感兴趣区域的对象布置(S410)在患者台上；
b)由X射线源装置从形成轨迹的多个位置向所述感兴趣区域相继地提供(S420)X射线辐射，所述轨迹具有在所述患者台的两个相对侧向面上的凹面开放部分和在所述患者台下方朝向所述两个相对侧向面延伸的中间部分，其中，所述多个位置中的至少一个提供在穿过所述患者台之后对所述感兴趣区域的X辐照，其中，所述轨迹的两个端部区域在所述患者台的所述两个相对侧向面上延伸到所述患者台上方；并且其中，由物理轨迹支撑结构来提供所述多个位置，所述物理轨迹支撑结构包括在所述患者台的所述两个相对侧向面上的凹面开放部分，并且具有在所述患者台下方朝向所述两个相对侧向面延伸的中间部分，从而提供所述轨迹；
c)由被能够移动地安装在所述患者台上方的至少一个X射线探测器分别探测(S430)在步骤b)中提供的相继的X射线辐射；并且
d)根据相继探测的X射线辐射来生成(S440)X射线图像数据。
14.一种用于提供对象的X射线图像数据的装置，包括：
a)用于将包括感兴趣区域的对象布置(S410)在患者台上的单元；
b)用于由X射线源装置从形成轨迹的多个位置向所述感兴趣区域相继地提供(S420)X射线辐射的单元，所述轨迹具有在所述患者台的两个相对侧向面上的凹面开放部分和在所述患者台下方朝向所述两个相对侧向面延伸的中间部分，其中，所述多个位置中的至少一个提供在穿过所述患者台之后对所述感兴趣区域的X辐照，其中，所述轨迹的两个端部区域在所述患者台的所述两个相对侧向面上延伸到所述患者台上方；并且其中，由物理轨迹支撑结构来提供所述多个位置，所述物理轨迹支撑结构包括在所述患者台的所述两个相对侧向面上的凹面开放部分，并且具有在所述患者台下方朝向所述两个相对侧向面延伸的中间部分，从而提供所述轨迹；
c)用于由被能够移动地安装在所述患者台上方的至少一个X射线探测器分别探测(S430)提供的相继的X射线辐射的单元；以及
d)用于根据相继探测的X射线辐射来生成(S440)X射线图像数据的单元。
15.一种计算机可读介质，已经存储了用于控制根据权利要求1至12中的任一项所述的医学X射线成像系统的计算机程序元件，当由处理单元运行时，所述计算机程序元件适于执行根据权利要求13所述的方法的步骤。
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