CN107920792A - 用于x射线成像对准的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种定位系统，所述定位系统至少包括便携式检测器，便携式检测器使得用户能够连续知道检测器相对于X射线源的空间位置，以便它可以更容易地对准，并且为了保持对准，在过程中使便携式检测器处于预定的容差范围内进行监测。在优选实施例中，本发明进一步包括辐射互锁开关，以防止X射线源和检测器在预定容差内未对准的情况下发射辐射。

Description

用于X射线成像对准的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请是美国专利申请序列号为15/191,449的PCT申请，名称为“SYSTEM ANDMETHOD FOR X-RAY IMAGING ALIGNMENT”，申请日为2016年6月23日，其要求名称为“MobileImaging System and Method”、申请序列号为62/184,554、申请日为2015年6月25日的美国临时申请的权益和优先权，其每个的整个说明书通过引用整体并入本文。
关于政府资金来源
本发明部分利用政府支持，由美国食品和药物管理局批出的儿科设备联盟拨款计划(PDC)制得。
技术领域
本文详述的公开内容属于医学技术领域。更具体地说，本公开涉及X射线成像技术领域。更具体地说，本公开涉及医疗软件技术领域。
背景技术
诸如医院或紧急护理设施的现代医疗设施通常是庞大且复杂的组织。医疗设施可以组织成专攻特定类型的病人护理或专业知识的各个科室或分支。例如，医疗设施可以具有处理各种医学成像任务的放射科，如计算机断层扫描(CT)系统、X射线系统(包括传统和数字或数字化成像系统)、磁共振成像(MRI)系统、正电子发射断层扫描(PET)系统、超声系统、核医学系统等。这样的系统为识别、诊断和治疗身体状况提供了宝贵的工具，并大大减少了手术诊断干预的需要。在许多情况下，这些形式相互补充，并为医师提供一系列用于对特定类型的组织、器官、生理系统等进行成像的技术。然而，例如，需要X射线的患者通常必须运送到放射科，或者甚至是独立的和地理上距离较远的成像中心。这会给患者和执业医生带来额外的延迟、成本和不便。
数字成像系统正在变得越来越普遍，用于产生可以重现有用的射线照相图像的数字数据。在数字成像系统的一个应用中，来自辐射源的辐射被引导到物体，通常是医疗诊断应用中的患者，并且辐射的一部分穿过物体并撞击检测器。检测器的表面将辐射转换成可见光子，这些光子被感测到。检测器分成离散的图像元素或像素的阵列，并基于影响每个像素区域的辐射的量或强度来编码输出信号。由于辐射强度随着辐射穿过物体而改变，所以基于输出信号重现的图像可以提供类似于通过常规照相胶片技术可获得的组织或其他特征的投影。
在使用中，在检测器的像素位置处生成的信号数字化。数字值传输到处理电路，在那里它们被过滤、缩放并被进一步处理以产生图像数据集。然后数据集可以用来重现所得到的图像，并且显示图像。
尽管本领域取得了进步，但用于便携式诊断成像的现有系统仍然存在显着的缺点。目前的移动射线照相/荧光透视成像系统是麻烦且昂贵的。这些移动系统通常包括固定的、机械的C形臂或其它将辐射源和检测器彼此连接的机械结构，以便将检测器相对于X射线源机械地固定，以防止通常由政府规定的、预先确定的容差之外的错位。此外，检测器的空间位置并不总是相对于X射线源是已知的，如在固定的、永久的数字射线照相/荧光透视(DR)成像系统中的情况那样。特别是当要成像的物体非常脆弱或基本不可移动时，对于符合适用规定的移动系统仍然存在需求。
发明内容
除其他之外，本发明视为以非常容易和有效的方式满足这种需要。特别地，本发明提供了一种定位系统，其使用户能够连续地知道检测器相对于X射线源的空间位置。X射线源可以更容易地对准，并且为了保持对准，在过程中使便携式检测器处于预定的容差范围内进行监测。在优选实施例中，本发明进一步提供辐射互锁开关，以防止X射线源和检测器无论由于什么原因在预定容差内未对准的情况下发射辐射。
附图说明
附图示出了本发明的若干实施例，并且与说明书一起用于解释根据实施例的本发明的原理。本领域技术人员将会理解，附图中示出的特定实施例仅仅是示例性的，并且不认为是以任何方式对本发明的范围或权利要求的限制。
图1是示出设备的整体使用的顶部局部视图。
图2是示出设备的整体使用的底部局部视图。
图3是示出创建校准系统的示意图。
图4是示出用于对准和实例图像生成的方法的示意图。
图5是示出重新定位的一次性重估方法的示意图。
图6是示出重新定位的实时源方法的示意图。
图7是示出重新定位的实时检测器方法的示意图。
图8是示出用于确定辐射剂量的方法的示意图。
图9是示出用于对患者成像的辐射源系统的透视图。
图10是示出与用于实例图像的便携式检测器对准的对患者进行成像的辐射源的透视图。
图11是示出便携式检测器的透视图。
图12是示出便携式检测器的鸟瞰图。
图13是示出与用于校准的便携式检测器对准的对患者进行成像的辐射源的透视图。
图14是示出辐射源系统、对准显示器和计算机的透视图。
图15是示出辐射源系统和对准显示器的透视图。
图16是示出辐射源下方的对准光束生成部件的透视图。
图17是示出设备和模块之间的关系的示意图。
图18是示出对准光束校准系统与其他系统之间的关系的示意图。
图19是示出对准模块及其子模块的示意图。
图20是示出对准显示系统及其部件的示意图。
图21是示出安全系统及其子模块的示意图。
图22是示出在本发明实施例中使用的计算设备的示例性硬件架构的框图。
图23是示出本发明实施例的客户端设备的示例性逻辑架构的框图。
图24是示出本发明实施例的客户端、服务器和外部服务的示例性架构布置的框图。
图25是示出在本发明的各种实施例中使用的计算设备的示例性硬件架构的另一个框图。
具体实施方式
在本申请中描述了一个或多个不同的发明。此外，对于本文描述的一个或多个发明，可以描述许多替代实施例；应该理解的是，这些仅仅是为了说明的目的而提供，并且不以任何方式限制本文所包含的发明或本文中提出的权利要求。一个或多个发明可以广泛地适用于许多实施例，从本公开中可以容易地看出。通常，足够详细地描述实施例以使本领域技术人员能够实践一个或多个发明，并且应该理解，可以使用其他实施例，并且在不背离本发明特定范围的情况下，可以进行结构、逻辑、软件、电气和其他变化。因此，本领域技术人员将认识到，可以以各种修改和改变来实践一个或多个发明。本文描述的一个或多个发明的特定特征可以参照形成本公开的一部分的一个或多个特定实施例或附图进行描述，并且其中通过示例的方式示出了一个或多个发明的具体实施例。然而，应该理解，这样的特征不限于参考它们来进行描述的一个或多个特定实施例或附图中的使用。本公开既不是对一个或多个发明的所有实施例的文字描述，也不是在所有实施例中必须存在的一个或多个发明的特征的列表。
本专利申请中提供的标题的部分和本专利申请的标题仅仅是为了方便，并不认为是以任何方式限制本公开。
彼此通信的设备不需要彼此连续通信，除非另有明确说明。另外，彼此通信的设备可以通过一个或多个通信装置或中介(逻辑或物理)直接或间接通信。
具有彼此通信的若干部件的实施例的描述并不意味着需要所有这样的部件。相反，可以描述各种可选部件以说明一个或多个发明的各种可能的实施例，并且为了更充分地说明本发明的一个或多个方面。类似地，尽管过程步骤、方法步骤、算法等可以按顺序描述，但是这样的过程、方法和算法通常可以配置为以交替的顺序工作，除非特别说明相反。换句话说，在本专利申请中可能描述的任何步骤或顺序本身并不表示要求按照该顺序执行这些步骤。所描述的过程的步骤可以以任何实际的顺序执行。此外，尽管描述或暗示为非同时发生(例如，因为在一个步骤之后描述了另一个步骤)，但是可以同时执行一些步骤。此外，通过附图中的描述来说明过程并不意味着所示出的过程不包括对其的变型和修改，并不意味着所示过程或其任何步骤对于一个或多个发明是必须的，以及并不意味着图示的过程是优选的。而且，通常每个实施例对步骤进行一次描述，但是这并不意味着它们必须出现一次，或者每次实施或执行过程、方法或算法时它们可能只发生一次。在一些实施例或某些事件中可以省略一些步骤，或者在给定实施例或事件中可以执行一些步骤多于一次。
当本文描述单个设备或物品时，显而易见的是，可以使用多于一个设备或物品来代替单个设备或物品。类似地，在本文描述了多于一个设备或物品的情况下，显而易见的是，可以使用单个设备或物品来代替多于一个的设备或物品。
设备的功能或特征可以替代地由没有明确描述为具有这样的功能或特征的一个或多个其他设备来体现。因此，一个或多个发明的其他实施例不需要包括设备本身。
为了清楚起见，本文中所描述或参考的技术和机构有时将以单数形式来描述。然而，应该理解的是，除非另外指出，否则特定实施例可以包括技术的多次迭代或机构的多个实例化。图中的过程描述或框应理解为表示包括用于实现过程中的具体逻辑功能或步骤的一个或多个可执行指令的代码的模块、段或代码部分。替代的实施方式包括在本发明实施例的范围内，其中，例如，如本领域普通技术人员将会理解的，取决于所涉及的功能，功能可以与所示出或讨论的顺序无关地执行，包括基本上同时或以相反的顺序执行。
现在参考附图描述本发明的优选实施例，其中相同的附图标记表示相同或功能相似的元件。同样在附图中，每个附图标记的最左边的数字对应于首先使用该附图标记的附图。尽管讨论了具体的配置和布置，但应该理解，这仅仅是为了说明的目的而进行的。相关领域的普通技术人员将认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以使用其他配置和布置。对于相关领域的普通技术人员来说显而易见的是，本发明也可以用于各种其他系统和应用。
本发明具有普遍已知的一些元件和一些具体定义的术语，包括：患者175(参考图9和10)、操作员、APR、预定容差、软件、数据库(例如，本地存储器11和远程存储器16，参考图22)、用户输入、用户设备24(参考图23)、用户界面、网络31和54、服务器32(参考图24和25)、计算机171(参考图9、10、13、14、15和16)、中央处理单元、存储器(诸如存储器25，参考图23)、操作系统、图形用户界面、表示层27(参考图23)、一个或多个模块以及最终多个程序代码。然而，它们的使用和与本发明的新颖部件和步骤的关系使得它们适用于本文。为了说明它们在说明书中所起的作用，随后解释他们。
术语“用户输入”可以包括由用户输入到一个或多个模块表示层27中的文本或信息。用户设备24(参考图23)包括交互设备，交互设备具有一个或多个CPU(例如，参考图22的处理器13和参考图23的处理器21)和具有包含可执行指令的一个或多个模块的存储器25，典型地为计算机171。术语“用户界面”包括用于图形用户界面的显示机构，该图形用户界面是一个或多个模块的表示层27的一部分。在一些实施例中，认为用户界面的示例可以包括：屏幕、显示器、投影仪、触摸面板、指示设备、滚动设备、按钮或开关。
术语“网络”31可以包括允许计算机交换数据的通信网络。在一些实施例中，据认为，网络31的示例可以包括：个人局域网、无线个人局域网、近局域网、本地局域网、无线本地局域网、无线网状网、无线城域网、无线广域网、蜂窝网、家庭局域网、存储局域网、校园局域网、骨干局域网、城域网，广域网、企业专用网、虚拟专用网、内联网、外联网、互联网、因特网、近场通信或移动电话网。
术语“服务器”32包括响应跨越计算机网络的请求并且具有能够在存储器25上存在的一个或多个模块上执行一个或多个指令的一个或多个CPU(例如，参考图22的处理器13和参考图23的处理器21)的系统(例如，操作合适的计算机硬件的编程指令)。术语“计算机”171包括通用设备，该通用设备可编程为执行有限的一组算术或逻辑运算。在一些实施例中，据认为，计算机171的示例可以包括：台式计算机、车载计算机、游戏控制台、膝上型计算机、笔记本、掌上电脑、平板电脑、智能手机或智能本。计算机171优选地包括中央处理单元、存储器、操作系统以及最后的图形用户界面。
术语“中央处理单元”包括计算机内的硬件，其通过执行系统的基本算术、逻辑和输入/输出操作来执行计算机程序的指令。术语“存储器”包括用于临时或永久地存储程序(指令序列)或数据(例如，程序状态信息)的物理设备，以在计算机或其他数字电子设备中使用。
术语“操作系统”包括管理计算机硬件资源并为计算机程序提供公共服务的软件集合。术语“图形用户界面”包括一种类型的用户界面，其允许用户通过图形图标和视觉指示器(诸如次级符号)与电子设备交互，而不是基于文本的界面、键入的命令标签或文本导航。
术语“表示层”27包括来自用于通常为一个或多个图形用户界面的用户交互的一个或多个模块的图形输出。在一些实施例中，本文使用的术语“模块”可以包括由执行一个或多个系列功能的一个或多个CPU执行的托管在存储器25上的编程指令块。术语“程序”包括一系列指令，被写入以由一个或多个CPU执行的计算机执行指定的任务。
现在参考图1，在一些实施例中，本发明的使用如所公开的那样：首先，个人(无论是操作员还是其他人员)希望使用本发明拍摄患者175的医疗图像或视频(步骤101)。患者175包括作为实例发明的使用对象的任何健康护理服务的接受者。在一些实施例中，据认为，患者175的示例可以包括：门诊患者、住院患者或白天患者。操作员包括提供预防、治疗、宣传或康复医疗保健服务的个人，并提供能够使用实例系统的培训。在一些实施例中，据认为，操作员的示例可以包括：体育教练员、听力学家、脊椎按摩师、临床护理专家、临床医师、社区卫生工作者、牙医、营养师和营养学家、紧急医疗技术人员、医生助手、健康管理员、医疗助理、医疗实验室科学家、助产士、护士麻醉师、护士、医护人员、药剂师、药学家、药学技术员、抽血医师、医生、医师助理、足病医生、心理学家、心理治疗师、物理治疗师(理疗家)、放射技师、放射治疗师、呼吸治疗师、语言病理学家、外科医生、外科医生助理或外科技术人员。
接下来，人们确定是否存在用于创建医疗图像的功能对准光束校准系统139(步骤102)。如果对准光束校准系统139尚未实施(步骤103)，则人们通过制作特定于一个或多个对准光束生成部件130的一个或多个对准光束校准图像134来创建对准光束校准系统139(步骤104)。对准光束校准系统139是允许操作员将对准实例图像137与对准光束校准图像134进行比较的部件的配置。
现在参考图3，为了产生校准，人们将来自辐射源系统149的便携式辐射源143与便携式检测器系统147对准(步骤201)。便携式辐射源143包括用于生成X射线、由人们或操作员获取物体内部的X射线图像的设备，该X射线图像也可以用于常用的X射线用途，包括灭菌、荧光、医疗和诊断目的。通常，它将允许人们利用来自便携式探测器的许多自由度拍摄图像或视频。在一些实施例中，据认为，便携式辐射源143的示例可以是单脉冲或连续发射源等。
便携式辐射源143通常是辐射源系统149的一部分。辐射源系统149包括允许便携式辐射源143在实践中有效使用的X射线系统的部件和控制器。在一些实施例中，据认为，辐射源系统149的示例可以包括：计算机、X射线软件、便携式车、脚轮或铰接臂。
接收X射线的便携式检测器系统147包括将其表面上接收到的X射线光子转换为较低能量光子的部件(未附接到辐射源系统149，但是可自由移动)，并且随后转换为电信号，这些信号被采集和处理以重现患者内的特征的图像。
接下来，为了创建校准，人们配置对准光束生成部件130的特定布置(步骤202)。对准光束生成部件130包括嵌入或添加到辐射系统以便生成对准辐射光束141的一个或多个部件。在一些实施例中，对准光束生成部件130可以优选地包括定位板158、准直器167、定位孔155和/或光束变化部件。这些部件可以产生对准辐射光束。
在一些实施例中，准直器167包括将光束大小调整到所需大小以对所需区域成像的设备。准直器167可以优选地包括准直器快门叶片144。这些用作准直器167的一部分，准直器167允许辐射光束变窄、能够用于产生对准光束孔，和/或为了其他成像目的而使光束变窄。
在一些实施例中，一个或多个定位板158包括便携式辐射源143与便携式检测器系统147之间的一个或多个可配置板。定位板158阻挡除了限制光束以形成对准光束的定位孔之外的大部分辐射。在一些实施例中，创建定位孔155。定位孔155包括在辐射穿过对准光束生成部件130之后剩余辐射流出的孔。
另外，对准光束生成部件130具有本文称为“快门叶片中的准直器孔”实施例、“不完全闭合准直器”实施例、“定位孔板”实施例以及“低剂量系统”实施例的多个可选实施例。
“快门叶片中的准直器孔”实施例包括其中准直器在作为辐射对准辐射光束141的源的快门叶片中具有孔的实施例。“不完全闭合准直器”实施例包括准直器在快门叶片中不具有孔的实施例，而是通过准直器快门叶片144具有不完全闭合而产生对准辐射光束141。
“定位孔板”实施例包括一个或多个可配置板，其用于限制来自辐射源的大部分或全部出射辐射，除了那些穿过对准光束孔的辐射，由此产生辐射对准辐射光束141。“低剂量系统”包括对准辐射光束141由能够发射低剂量对准辐射光束的便携式辐射系统创建的实施例。
接下来，人们将辐射源系统149定位在便携式检测器系统147的已知可接受空间参数内以进行校准(步骤203)。然后，操作员触发从便携式辐射源发射的对准辐射光束141的释放(步骤204)。对准辐射光束141包括通过用于对准便携式辐射源143和便携式检测器系统147的一个或多个定位孔155的辐射。
接下来，对准光束撞击便携式检测器系统147(步骤205)。然后，便携式检测器系统147利用检测器图像生成系统135生成对准光束校准图像134(步骤206)。检测器图像生成系统135包括优选地在便携式检测器内的系统，该系统将来自便携式辐射源143的辐射光束转换为可以由计算机分析的图像(或者在一些实施例中，具有视频帧的视频作为图像)。检测器图像生成系统135创建对准光束校准图像134，并经由通信单元127将其传送给计算机171。在其他接下来的步骤中，该机构还创建对准光束实例图像137和患者放射线图像。
对准光束校准图像134包括特定于对准光束生成部件130类型的选择的图像，其中图像(在一些实施例中其可以是来自的视频的帧)用于确定源和检测器的对准，因此如果没有对准，则操作员可以重新定位。
通信单元127包括用于从检测器向计算机传输数据的装置。在一些实施例中，据认为，通信单元127的示例可以包括：Wi-Fi、蓝牙TM、串行电缆、HDMI电缆或网络装置等。
在一些实施例中，当便携式检测器系统147发送对准光束校准图像134以与功能性连接到计算机的其他对准信息数据140相关联时，校准可以完成(步骤207)。对准信息数据140包括对准光束校准系统139的实例的数据。诸如对准光束校准图像134、对准光束实例图像137或由图像处理系统151处理的其它数据。在一些实施例中，创建校准的人可以是在工厂制造系统的人，其中校准数据随后存储在系统上的存储器中供消费者使用。
现在参考图1，一旦对准光束校准系统139已经实施(步骤105)，患者175定位在桌子或其它患者支撑件上并且位于便携式辐射源143和便携式检测器系统147之间(步骤106)。然后如下文更详细地在步骤301-308中所述：操作员利用便携式检测器系统147对准并触发便携式辐射源143，以捕获对准光束实例图像137(步骤107)。
现在参考图4，然后人们配置对准光束生成部件130的特定布置(步骤302)。接下来，操作员触发从便携式辐射源143发射的对准辐射光束141的释放(步骤303)。然后，对准辐射光束141穿过对准光束生成部件130(步骤304)。然后对准辐射光束141通过患者175(步骤305)。接下来，对准光束撞击便携式检测器系统147(步骤306)。
然后，便携式检测器系统147利用检测器图像生成系统135生成对准光束实例图像137(步骤307)。接下来，便携式检测器系统147发送对准光束校准图像134以与功能性连接到计算机的其他对准信息数据140相关联(步骤308)。现在参照图2，随后，计算机利用图像处理系统151和实例图像来计算检测器是否在预定容差内(步骤108)。
在比较两个图像之后，如果检测器不在预定容差内(步骤109)。那么通过防止辐射发射的安全系统164激活辐射源暴露互锁132(步骤110)。
现在参考图17和21，安全系统164包括主要涉及使用校准图像/实例图像来实现安全功能的系统，并且还优选地包括辐射源暴露互锁132和安全模块163。辐射源暴露互锁132包括编程和/或物理装置，其能够立即关闭和/或阻止来自辐射源的X射线的启动。在一些实施例中，这可以通过抑制现有信号而发生。优选地，互锁提供一个或多个成像信号的补充抑制。因此，当达到预定的容差阈值时，通过互锁的抑制解除来激活成像，并且开始成像。在成像期间，如果诸如(来自视频的视频帧)的测量指示对准偏离，则互锁将再次投入使用，从而阻止成像。安全模块163包括主要用于实施安全协议(例如关机或互锁)的模块，并且还优选地包括边界检测模块152。
边界检测模块152包括模块，该模块确定来自实例图像的像素的位置是否指示对准辐射光束正在接近检测器的外部。例如，图像可以具有一英寸的边界宽度(尽管这可以在预定义的范围内)，其中如果对准光束在该区域内撞击，则其将指示未对准并且采用互锁。
现在参考图2，在执行安全特征之后，此时操作员实施对准反馈系统142(步骤111)以对准检测器和源。所使用的方法的示例实施例包括：首先，选择一次拍摄一个图像并且重新定位检测器或源(步骤112)，如下：现在参考图5，操作员捕获实例图像(步骤401)。接下来，在图像处理系统151内处理图像(步骤402)。接下来，操作员评估对准显示系统148上的信息，以便重新定位源或检测器(步骤403)。
现在参考图2，其次，选择使用实时源定位(步骤113)，如下：现在参考图6，操作员捕获实例图像(步骤501)。接下来，图像在包括源定位传感部件131的图像处理系统151内处理(步骤502)。接下来，操作员评估对准显示系统148上的信息，以便重新定位源或检测器(步骤503)。
现在参考图2，第三，选择使用实时检测器定位(步骤114)，如下：现在参考图7，操作员捕获实例图像(步骤601)。接下来，图像在图像处理系统151内处理(步骤602)。接下来，在包括检测器定位传感部件128的图像处理系统151内处理图像(步骤603)。接下来，操作员评估对准显示系统148上的信息，以便重新定位源或检测器(步骤604)。对准反馈系统142的一些实施例可以包括自动对准。这是这样的实施例，其中如果辐射源系统具有机动铰接部件，则其可以协调用于自动对准的对准数据。
为了实施这些方法，一些实施例包括以下部件。现在参考图17和18，图像处理系统151包括计算机上的一个或多个模块，其接受来自对准光束校准系统139的数据，然后相对于辐射源中继位置信息。图像处理系统151优选地包括对准模块160、安全系统164、对准反馈系统142、源定位传感部件131、检测器定位传感部件128、对准信息数据140以及最后的对准显示系统148。
现在参考图19，校准图像/实例图像比较模块126包括协调其他模块以将校准图像与实例图像进行比较以确定它们是否在预定容差内对准的模块。在一些实施例中，该模块包括指定校准图像内的某些对准像素的区域，其中这些像素与对准图像的重叠的存在产生可用于实现对准的确定的数据特性。校准图像/实例图像比较模块126优选地包括对中模块159、偏斜检测模块153、深度和/或距离检测模块129以及最后的旋转模块161。
对中模块159包括模块，该模块确定来自实例图像的像素的位置是否指示对准辐射光束相对于校准图像偏离中心或在预定容差内。在一些实施例中，这可能是将导致互锁解除的参数之一，作为实例图像可精确定位的信号。偏斜检测模块153包括模块，该模块确定来自实例图像的像素的位置是否指示对准辐射光束相对于校准图像偏斜或者在预定容差内。
旋转模块161包括模块，该模块可以确定来自实例图像的像素的位置是否指示对准辐射光束处于在预定公差内可接受的旋转。深度和/或距离检测模块129包括模块，该模块可以确定来自实例图像的像素的位置是否指示对准辐射光束处于预定公差内的深度或距离处。
现在参考图17，对准反馈系统142包括由操作员用于迭代地确定检测器相对于源的位置，以便从患者处获得放射线图像的一个或多个方法。对准反馈系统142用于：(1)与校准图像/实例图像比较模块、源定位传感部件131、检测器定位传感部件128、对准信息数据140、对准显示系统148中的一个或多个进行通信，以便将检测器与源对准以及(2)为操作员提供数据，以对准检测器或源。对准反馈系统142具有在此称为“自动对准”实施例的替代实施例。
源定位传感组件131包括单独或组合用于在便携式辐射源143移动时检测位置变化的一个或多个传感器。在一些实施例中，据认为，源定位传感部件131的示例可以包括：多轴位移传感器、超声传感器或微机电系统。在一些实施例中，据认为，如果源定位传感部件131不存在，那么人们在没有源定位传感部件131的情况下，可以使用图像处理系统151。
检测器定位传感部件128包括单独或组合用于检测器移动时检测位置变化的一个或多个传感器。在一些实施例中，据认为，检测器定位传感部件128的示例可以包括：多轴位移传感器、超声传感器或微机电系统。在一些实施例中，据认为，如果检测器定位传感部件128不存在，那么人们在没有检测器定位传感部件128的情况下，可以使用图像处理系统151。
对准信息数据140包括包含对准光束校准系统139的实例的数据。诸如对准光束校准图像134、对准光束实例图像137或由图像处理系统151处理的其他数据。对准信息数据140的一个目标是对辐射源和检测器的对准给出反馈。
现在至少参考图20，对准显示系统148包括硬件和软件部件，其给操作员对系统的定位的反馈，使得他们可以重新定位和/或拍摄X射线。对准显示系统148优选地包括对准显示屏幕146。
对准显示屏幕146包括显示用于确定定位的一个或多个界面的屏幕。在一些实施例中，据认为，对准显示屏幕146的示例可以包括：大图像投射器、电致发光显示器、电子纸显示器、电子墨水显示器、吉利康(gyricon)、发光二极管(LED)显示器、阴极射线管(CRT)显示器、液晶显示器(LCD)、扭曲向列场效应、背光式显示器、LED、蓝相模式LCD，IPS面板、等离子显示器、等离子显示面板、表面显示器的交替式照明、有机发光二极管(OLED)、主动有机发光二级体显示器、有机发光晶体管、表面传导电子发射显示器、场致发射显示器、激光视频显示器、激光电视、量子点激光器、量子点、液晶激光器、液晶、微电子机械系统(MEMS)显示器、干涉式调制器显示器(IMOD)、时间复用光学快门(TMOS)、数字微型快门显示器(DMS)、量子点显示器、铁液晶显示器、厚膜电介质电致发光技术、伸缩式像素显示器或激光荧光显示器。对准显示屏幕146优选地包括对准可接受指示器136和对准界面模块138。
对准界面模块138包括用于显示对准反馈系统142的定位信息的一个或多个界面。辐射源暴露互锁132包括编程和/或物理装置，其能够立即关闭和/或阻止来自辐射源的X射线的启动。
现在参考图2，在重新定位之后，当检测器和源在预定容差内对准时(步骤115)，则捕获一个或多个图像或视频的放射线图像(步骤117)。优选地，如果视频图像检测为未对准，则在成像期间，互锁将被激活直到重新定位发生。在一些实施例中，在拍摄放射线图像之前，可能存在用APR在成像之前确定辐射剂量的设定(步骤116)。在校准之前或者在校准后，程序中的各个地方都可能发生这种情况。
APR包括交互式系统，该交互式系统允许操作员配置要用于捕获患者的图像/视频的辐射剂量。术语“软件”包括p和相关数据的集合。数据库包括具有软件系统的数据的有组织的集合，该软件系统设计为允许数据库的定义、创建、查询、更新和管理。
用于确定辐射剂量的示例性方法可以如下：接下来，现在参考图8，操作员确定患者体重(步骤701)。操作员与APR交互并选择与患者体重相关联的对应图标(步骤702)。接下来，操作员与APR交互并选择与患者解剖区域相关联的对应图标(步骤703)。接下来，APR与辐射源系统149上的部件相互作用，并调整患者成像辐射剂量水平(步骤704)。
硬件架构
通常，本文公开的技术可以在硬件或者软件和硬件的组合上实现。例如，它们可以在操作系统内核中、在单独的用户进程中、在绑定到网络应用程序的库包中、在专门构建的机器上、在专用集成电路(ASIC)上或在网络接口卡上实现。
本文公开的至少一些实施例的软件/硬件混合实施方式可以在由存储在储存器中的计算机程序选择性激活或重新配置的可编程网络驻留机器(其应该理解为包括间歇连接的网络感知机器)上实现。这样的网络设备可以具有多个网络接口，其可以配置或设计成利用不同类型的网络通信协议。本文可以描述用于这些机器中的一些机器的通用架构，以便示出可以实现给定功能单元的一个或多个示例性装置。根据具体实施例，本文公开的各种实施例的特征或功能中的至少一些可以在与一个或多个网络相关联的一个或多个通用计算机上实现，例如终端用户计算机系统、客户端计算机、网络服务器或其他服务器系统、移动计算设备(例如，平板计算设备、移动电话、智能电话、膝上型计算机或其他适当的计算设备)、消费者电子设备、音乐播放器或任何其他合适的电子设备、路由器、交换机或其他合适的设备、或其任何组合。在至少一些实施例中，本文公开的各种实施例的特征或功能中的至少一些可以在一个或多个虚拟化计算环境(例如网络计算云、托管在一个或多个物理计算机上的虚拟机或其他适当的虚拟环境)中实现。
现在参考图22，示出了描述适用于实现本文公开的特征或功能的至少一部分的示例性计算设备10的框图。计算设备10可以是例如在前一段中列出的计算机中的任何一个，或者实际上是能够根据存储在存储器中的一个或多个程序执行基于软件或硬件的指令的任何其他电子设备。计算设备10可以适于使用用于这种通信的已知协议(无论是有线还是无线)通过通信网络(诸如广域网、城域网、局域网、无线网络，因特网或者任何其他网络)与多个其它计算设备(诸如客户端或服务器)进行通信。
在一个实施例中，计算设备10包括一个或多个中央处理单元(CPU)12、一个或多个接口15以及一个或多个总线14(诸如外围部件互连(PCI)总线)。当在适当的软件或固件的控制下进行操作时，CPU 12可以负责实现与特定配置的计算设备或机器的功能相关联的特定功能。例如，在至少一个实施例中，计算设备10可以配置或设计为用作使用CPU12、本地存储器11和/或远程存储器16以及接口15的服务器系统。在至少一个实施例中，可以使CPU 12在软件模块或部件的控制下执行不同类型的功能和/或操作中的一个或多个，所述软件模块或部件例如可以包括操作系统和任何适当的应用软件、驱动程序等。
CPU 12可以包括一个或多个处理器13，诸如来自Intel、ARM、Qualcomm和AMD系列微处理器之一的处理器。在一些实施例中，处理器13可以包括用于控制计算设备10的操作的专门设计的硬件，诸如专用集成电路(ASIC)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、现场可编程门阵列(FPGA)等。在特定的实施例中，本地存储器11(例如非易失性随机存取存储器(RAM)和/或只读存储器(ROM)，例如包括一级或多级高速缓存存储器)也可以形成CPU 12的一部分。然而，存储器可以耦合到系统10的方式有很多种。存储器11可以用于各种目的，例如高速缓存和/或存储数据、编程指令等。应该进一步理解的是，CPU 12可以是各种片上系统(SOC)型硬件中的一种，其可以包括诸如存储器或图形处理芯片的附加硬件，诸如在本领域中变得越来越普遍的Qualcomm SNAPDRAGONTM或Samsung EXYNOSTM CPU，例如用于移动设备或集成设备。
如本文所使用的，术语“处理器”不仅限于本领域中称为处理器、移动处理器或微处理器的那些集成电路，而是广泛地指代微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器、专用集成电路以及任何其他可编程电路。
在一个实施例中，提供接口15作为网络接口卡(NIC)。通常，NIC通过计算机网络控制数据包的发送和接收；其他类型的接口15可以例如支持与计算设备10一起使用的其他外围设备。可以提供的接口包括以太网接口、帧中继接口、电缆接口、DSL接口、令牌环接口和图形接口等。此外，可以提供不同类型的接口，诸如，通用串行总线(USB)、串行、以太网、FIREWIRETM、THUNDERBOLTTM、PCI、并行、射频(RF)、BLUETOOTHTM、近场通信(例如，使用近场磁)、802.11(Wi-Fi)、帧中继、TCP/IP、ISDN、快速以太网接口、千兆以太网接口、串行ATA(SATA)或外部SATA(eSATA)接口、高清多媒体接口(HDMI)、数字视频接口(DVI)、模拟或数字音频接口、异步传输模式(ATM)接口、高速串行接口(HSSI)、销售点(POS)接口、光纤数据分布接口(FDDI)等。通常，这样的接口15可以包括适合于与合适的媒体进行通信的物理端口。在一些情况下，它们还可以包括独立的处理器(诸如专用音频或视频处理器，如本领域常见的高保真A/V硬件接口)，并且在一些情况下，包括易失性和/或非易失性储存器(例如RAM)。
尽管图22中所示的系统示出了用于实现本文描述的一个或多个发明的计算设备10的一个具体架构，但它绝不是可以实现本文描述的至少一部分特征和技术的唯一设备架构。例如，可以使用具有一个或任意数量的处理器13的架构，并且这样的处理器13可以存在于单个设备中或分布在任何数量的设备中。在一个实施例中，单个处理器13处理通信以及路由计算，而在其他实施例中，可以提供单独的专用通信处理器。在各种实施例中，可以在根据本发明的系统中实现不同类型的特征或功能，所述系统包括客户端设备(诸如运行客户端软件的平板设备或智能手机)和服务器系统(诸如下面更详细描述的服务器系统)。
不管网络设备配置如何，本发明的系统可以使用一个或多个存储器或存储器模块(例如，远程存储器块16和本地存储器11)，配置为存储数据、存储用于通用网络操作的程序指令或者存储与本文描述的实施例的功能相关的其他信息(或以上的任何组合)。例如，程序指令可以控制操作系统和/或一个或多个应用程序的执行或者包括操作系统和/或一个或多个应用程序。存储器16或存储器11、16也可以配置为存储数据结构、配置数据、加密数据、历史系统操作信息或本文描述的任何其他特定或通用的非程序信息。
因为可以采用这样的信息和程序指令来实现本文描述的一个或多个系统或方法，所以至少一些网络设备实施例可以包括非暂态机器可读存储介质，其例如可以配置或设计成存储程序指令、状态信息等，用于执行本文描述的各种操作。这种非暂态机器可读存储介质的示例包括但不限于，磁介质，如硬盘、软盘和磁带；光介质，如CD-ROM光盘；诸如光盘的磁光介质以及专门配置为存储和执行程序指令的硬件设备，诸如只读存储器设备(ROM)、闪存(如在移动设备和集成系统中常见的)、固态驱动器(SSD)和可以在单个硬件设备中结合固态和硬盘驱动器的物理部件的“混合SSD”存储驱动器(就个人计算机而言，在本领域中变得越来越普遍)、忆阻器存储器、随机存取存储器(RAM)等。应该理解的是，这样的存储装置可以是一体的和不可移除的(例如可以焊接到主板上或以其他方式集成到电子设备中的RAM硬件模块)，或它们可以是可移除的，诸如可热插拔的闪存模块(例如设计用于快速交换物理存储设备的“拇指驱动器”或其他可移动介质)、“热插拔”硬盘驱动器或固态驱动器、可移动光学存储盘或其他此类可移动介质，并且这种集成和可移动存储介质可以互换使用。程序指令的示例包括诸如可以由编译器产生的目标代码，诸如可以由汇编器或链接器产生的机器代码，诸如可以由例如JavaTM编译器生成的字节代码，并且可以使用Java虚拟机或等同物来执行，或者包含可能由计算机使用解释器(例如，用Python、Perl、Ruby、Groovy或任何其他脚本语言编写的脚本)执行的更高级代码的文件。
在一些实施例中，根据本发明的系统可以在独立的计算系统上实现。现在参考图23，示出了描绘独立计算系统上的一个或多个实施例或其部件的典型示例性架构的框图。计算设备20包括处理器21，其可以运行执行本发明的实施例的一个或多个功能或应用的软件，诸如客户端应用程序24。处理器21可以在操作系统22的控制下执行计算指令，例如Microsoft的WINDOWSTM操作系统、Apple的Mac OS/X或iOS操作系统、某种类型的Linux操作系统、Google的ANDROIDTM操作系统等版本。在许多情况下，一个或多个共享服务23可以在系统20中操作，并且可以用于向客户端应用程序24提供公共服务。服务23可以例如是WINDOWSTM服务、Linux环境中的用户空间公共服务或与操作系统21一起使用的任何其他类型的公共服务架构。输入设备28可以是适合于接收用户输入的任何类型，包括例如键盘、触摸屏、麦克风(例如，用于语音输入)、鼠标、触摸板、轨迹球或其任何组合。输出设备27可以是适合于相对于系统20远程或本地的一个或多个用户提供输出的任何类型，并且可以包括例如用于视觉输出的一个或多个屏幕、扬声器、打印机或其任何组合。存储器25可以是具有本领域已知的任何结构和架构的随机存取存储器，供处理器21使用，例如运行软件。存储设备26可以是用于以数字形式(例如上面参考图25描述的那些)存储数据的任何磁性、光学、机械、忆阻器或电子存储设备。存储设备26的示例包括闪存、磁性硬盘驱动器、CD-ROM和/或类似物。
在一些实施例中，本发明的系统可以在诸如具有任何数量的客户端和/或服务器的分布式计算网络上实现。现在参考图24，示出了描绘用于在分布式计算网络上实现根据本发明实施例的系统的至少一部分的示例性架构30的框图。根据实施例，可以提供任何数量的客户端33。每个客户端33可以运行用于实现本发明的客户端部分的软件；客户端可以包括诸如至少在图11中所示的系统20。另外，可以提供任意数量的服务器32来处理从一个或多个客户端33接收的请求。客户端33和服务器32可以经由一个或多个电子网络31彼此通信，在各种实施例中所述电子网络31可以是互联网、广域网、移动电话网络(诸如CDMA或GSM蜂窝网络)、无线网络(诸如Wi-Fi、WiMAX、LTE等)或局域网(或者实际上本领域已知的任何网络拓扑；本发明并不比任何其他网络拓扑优选任何一种网络拓扑)中的任何一个。网络31可以使用任何已知的网络协议来实现，包括例如有线和/或无线协议。
另外，在一些实施例中，服务器32可以在需要时调用外部服务37以获得附加信息，或者参考关于特定调用的附加数据。与外部服务37的通信可以例如经由一个或多个网络31进行。在各种实施例中，外部服务37可以包括网络服务或功能，与硬件设备本身有关或安装在其上。例如，在客户端应用程序24在智能电话或其他电子设备上实施的实施例中，客户端应用程序24可以获得存储在云中的服务器系统32中或部署在特定企业或用户场所中的一个或多个上的外部服务37上的信息。
在本发明的一些实施例中，客户端33或服务器32(或两者)可以利用一个或多个专门的服务或设备，这些服务或设备可以跨越一个或多个网络31在本地或远程部署。例如，一个或多个数据库34可以被本发明的一个或多个实施例使用或引用。本领域的普通技术人员应该理解，数据库34可以以各种各样的架构进行安排，并使用各种各样的数据访问和操作手段。例如，在各种实施例中，一个或多个数据库34可以包括使用结构化查询语言(SQL)的关系数据库系统，而其他数据库可以包括替代数据存储技术，诸如在本领域中称为“NoSQL”的那些技术(例如，Hadoop Cassandra、Google BigTable等等)。在一些实施例中，根据本发明可以使用变体数据库架构，诸如列式数据库、内存数据库、集群式数据库、分布式数据库、甚至是平面文件数据储存库。本领域的普通技术人员将理解，可以适当地使用已知的或将来的数据库技术的任何组合，除非本文针对特定实施例指定了特定的数据库技术或部件的特定布置。此外，应该理解的是，本文使用的术语“数据库”可以指物理数据库机器，充当单个数据库系统的机器集群或者整个数据库管理系统内的逻辑数据库。除非对“数据库”一词的特定用途规定了具体的含义，应该解释为是指这个词的任何这些意义，否则所有这些都理解为本领域普通技术人员对术语“数据库”的明确含义。
类似地，本发明的大多数实施例可以使用一个或多个安全系统36和配置系统35。安全和配置管理是通用信息技术(IT)和网络功能，并且每一个的一些数量通常与任何IT或网络系统相关联。本领域普通技术人员应该理解，本领域现在或将来已知的任何配置或安全子系统可以与本发明的实施例结合使用而没有限制，除非任何特定实施例的描述特别要求特定的安全36或配置系统35或方法。
图25示出了可以在整个系统的各个位置中的任何一个中使用的计算机系统40的示例性概览。任何可以执行代码来处理数据的计算机都是示例性的。在不背离本文公开的系统和方法的更广泛的精神和范围的情况下，可以对计算机系统40进行各种修改和改变。CPU 41连接到总线42，总线也连接到存储器43、非易失性存储器44、显示器47、I/O单元48和网络接口卡(NIC)53。I/O单元48通常可以连接到键盘49、指示设备50、硬盘52和实时时钟51。NIC 53连接到网络54，网络54可以是因特网或本地网络，该本地网络可以连接或不连接到因特网。同样作为系统40的一部分示出的是电源单元45，在这个例子中，该电源单元45连接到交流电源46。未示出可以存在的电池以及没有应用于本文所公开的当前系统和方法的具体新颖功能的众所周知的许多其他设备和修改。应该理解，可以将所示出的一些或所有部件组合，例如在各种集成应用程序(例如基于Qualcomm或Samsung基于SOC的设备)中，或者只要将多个性能或功能组合到单个硬件设备中(例如在诸如智能手机、视频游戏控制台的移动设备中，诸如汽车中的导航或多媒体系统的车载计算机系统或其他集成硬件设备)是合适的。
在各种实施例中，用于实现本发明的系统或方法的功能可以分布在任何数量的客户端和/或服务器部件中。例如，各种软件模块可以实现用于执行与本发明相关的各种功能，并且这样的模块可以不同地实现为在服务器和/或客户端部件上运行。
本领域技术人员将意识到上述各种实施例的可能修改的范围。相应地，本发明由权利要求及其等同物限定。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
便携式检测器系统，包括：
检测器图像生成系统；以及
通信单元；
包括便携式辐射源的辐射源系统；以及
对准光束校准系统；
其中，所述对准光束校准系统从对准光束产生部件的至少一个布置创建至少一个对准光束校准图像；
其中校准图像由便携式检测器系统处理，以在成像过程期间定位便携式检测器系统。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述对准光束校准图像包括特定于对准光束生成部件的布置的图像，其中所述对准光束校准图像用于确定所述辐射源和所述便携式检测器系统的对准。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述对准光束生成部件是位于所述辐射源和患者之间的一个或多个部件，而且其中所述对准光束生成部件产生所述至少一个对准光束。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述至少一个对准光束包括通过用于对准所述便携式辐射源和所述便携式检测器系统的一个或多个定位孔的辐射。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述一个或多个定位孔包含来自所述辐射源的剩余流出物，其允许所述对准辐射光束穿过所述一个或多个定位孔。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述一个或多个定位孔由所述辐射源与所述便携式检测器之间的准直器形成。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述一个或多个定位孔由所述辐射源与所述便携式检测器之间的一个或多个可配置板形成。
8.如权利要求7所述的系统，还包括对准模块，其中所述对准模块实现一个或多个对准协议。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述对准模块包括：
校准图像比较模块；
其中将所述校准图像与所述对准光束实例图像进行比较，以确定它们是否在预定容差内对准。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述校准图像比较模块包括：
对中模块；
其中所述对中模块确定来自所述对准光束实例图像的像素的位置是否指示对准辐射光束相对于所述校准图像偏离中心或在预定容差内。
11.一种系统，包括：
包括检测器图像生成系统的便携式检测器系统以及
通信单元；
包括便携式辐射源的辐射源系统；
对准光束校准系统；
其中所述对准光束校准系统从对准光束生成部件的至少一个配置创建至少一个对准光束校准图像；
其中所述校准图像由所述便携式检测器系统处理，此外，其中在成像过程期间，如果校准未对准，所述便携式检测器系统关闭所述辐射源系统。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述至少一个对准光束校准图像包括特定于所述对准光束生成部件的第一布置的图像，其中所述图像用于确定所述辐射源和所述便携式检测器系统的对准。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述对准光束产生部件的至少一个布置是位于便携式辐射源和患者之间的一个或多个部件。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述对准光束包括经过用于对准所述辐射源和所述便携式检测器系统的一个或多个定位孔的辐射。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述一个或多个定位孔包括来自所述辐射源的剩余流出物，其允许一个或多个对准辐射光束穿过所述一个或多个定位孔。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述一个或多个定位孔由所述辐射源与所述便携式检测器之间的准直器形成。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述一个或多个定位孔由所述辐射源与所述便携式检测器之间的一个或多个可配置板形成。
18.如权利要求17所述的系统，其中所述图像处理模块包括安全系统，其中对准数据实现多个安全功能。
19.如权利要求18所述的系统，其中第一安全功能包括配置成立即关闭或阻止来自所述辐射源的辐射的启动的辐射源暴露互锁。
20.如权利要求19所述的系统，其中第二安全功能包括：
边界检测模块；
其中所述模块配置为确定来自所述实例图像的所述像素相对于所述校准图像的所述位置是否指示所述一个或多个对准辐射光束在所述便携式检测器系统的外部。
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