CN111513742A - 医学成像设备及其控制方法 - Google Patents

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CN111513742A CN202010078979.XA CN202010078979A CN111513742A CN 111513742 A CN111513742 A CN 111513742A CN 202010078979 A CN202010078979 A CN 202010078979A CN 111513742 A CN111513742 A CN 111513742A
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Abstract

这里公开了一种医学成像设备及其控制方法。所述医学成像设备包括可旋转的机架，在该可旋转的机架中，X射线发生器和X射线检测器被布置为面向彼此，所述X射线发生器被配置为生成X射线并向对象发射X射线，所述X射线检测器被配置为检测从X射线发生器发射的X射线，所述医学成像设备包括：移动器，被配置为移动医学成像设备；传感器，被配置为根据机架的移动测量位置数据；以及控制器，基于检测到的X射线生成图像数据，基于测量的位置数据校正图像数据，并且基于校正后的图像数据生成X射线计算机断层扫描(CT)图像。

Description

医学成像设备及其控制方法
本申请基于并要求于2019年2月1日在韩国知识产权局提交的申请号为10-2019-0013463的韩国专利申请的优先权，其公开通过引用全部包含于此。
技术领域
本公开涉及一种医学成像设备，并且更具体地，涉及一种被配置为生成X射线计算机断层扫描图像的移动计算机断层扫描成像设备及其控制方法。
背景技术
医学成像设备是一种用于获取对象的内部结构的图像的装置。医学成像设备是一种对身体中的结构细节、内部组织和液体流动进行成像和处理并向用户显示它们的非侵入性检查设备。诸如医生的用户可通过使用从医学成像设备输出的医学图像来诊断患者的医学状况和疾病。
计算机断层扫描(CT)设备是用于通过向患者发射X射线对对象进行成像的设备的典型示例。
这样的计算机断层扫描(CT)成像设备(在下文中称为CT成像设备)可提供对象的图像，并且与普通的X射线设备相比，还可在不叠加对象的图像的情况下表示内部结构(例如，诸如肾脏或肺的器官)。由于这些优点，因此CT成像设备已被广泛用于疾病的精确诊断。在下文中，由CT成像设备获取的医学图像被称为计算机断层扫描(CT)图像。
对于传统方式的CT成像设备，按照对象被放置在平台上并将对象插入到CT成像设备中的方式来执行CT成像。CT成像设备通过使用通过CT成像获取的数据来重建对象的CT图像。
近来，为了提高CT成像设备的便利性和可用性，已经开发了能够向对象移动的移动CT成像设备。作为放置对象的平台的替代，移动CT成像设备直接向不便移动的对象移动，并且通过扫描该对象执行CT成像。
然而，移动CT成像设备很可能在具有放置对象的不平坦地面的空间中执行CT成像，这可能在需要精确扫描的CT成像时造成困难。
发明内容
因此，本公开的一方面在于，通过将在移动计算机断层扫描(CT)成像设备的计算机断层扫描成像中可能发生的振动应用于图像重建来提供一种能够提高移动CT成像设备的可用性、提供更好的CT图像并防止由错误的CT图像引起的误诊的移动CT成像设备及其控制方法。
本公开的另外的方面将在下面的描述中部分地阐述，并且部分地从该描述中将是显而易见的，或者可通过本公开的实践而获知。
根据本公开的一方面，一种医学成像设备，包括：可旋转的机架，在该可旋转的机架中，X射线发生器和X射线检测器被布置为面向彼此，所述X射线发生器被配置为生成X射线并向对象发射X射线，所述X射线检测器被配置为检测从X射线发生器发射的X射线，所述医学成像设备包括：移动器，被配置为移动医学成像设备移动；传感器，被配置为根据机架的移动测量位置数据；以及控制器，被配置为基于检测到的X射线生成图像数据，基于测量的位置数据校正图像数据，并且基于校正后的图像数据生成X射线计算机断层扫描(CT)图像。
位置数据可包括根据机架的移动的移动值、根据机架的移动的旋转角度或根据机架的旋转的振动值中的至少一个，并且控制器可基于多条位置数据校正图像数据。
控制器可基于检测到的X射线和位置数据生成图像数据。
控制器可将由传感器在机架移动的每个区间中检测到的位置数据与根据机架的移动生成的图像数据进行匹配，并且控制器可基于匹配的位置数据校正图像数据。
传感器可包括超声传感器、激光传感器、加速度传感器或陀螺仪传感器中的至少一个。
传感器可包括被配置为测量距放置有对象的平台的距离的多个传感器。
医学成像设备还可包括被配置为存储第一位置数据的存储器，其中，所述第一位置数据包括平台与多个传感器之间的距离。控制器可将根据机架的移动检测到的第二位置数据与第一位置数据进行比较，并且基于比较结果校正图像数据。
传感器可检测位于机架移动的方向上的障碍，并且控制器可基于预定的预期路径和检测到的障碍来控制移动器。
传感器可包括：光束投影仪，被配置为向机架移动的方向发射激光束；以及相机，被配置为对由激光束区分的障碍进行成像，并且控制器可基于由相机成像的图像来检测障碍。
控制器可控制移动器使机架在检测到的障碍上直线移动。
控制器可基于放置有对象的平台的长度来控制光束投影仪发射激光束。
移动器可包括：第一轮；第一电机，被配置为向第一轮提供驱动力；第二轮，被配置为在X射线被发射期间移动机架；以及第二电机，被配置为向第二轮提供驱动力，并且控制器可基于检测到的障碍控制第二电机调节第二电机的转速。
根据本公开的另一方面，一种医学成像设备的控制方法，所述医学成像设备包括可旋转的机架，在该可旋转的机架中，X射线发生器和X射线检测器被布置为面向彼此，所述X射线发生器被配置为生成X射线并向对象发射X射线，所述X射线检测器被配置为检测从X射线发生器发射的X射线，所述控制方法包括：移动医学成像设备；基于检测到的X射线生成图像数据；根据机架的移动测量位置数据；基于测量的位置数据校正图像数据，并且基于校正后的图像数据生成X射线计算机断层扫描(CT)图像。
根据本公开的另一方面，一种医学成像设备的控制方法，所述医学成像设备包括可旋转的机架，在该可旋转的机架中，X射线发生器和X射线检测器被布置为面向彼此，所述X射线发生器被配置为生成X射线并向对象发射X射线，所述X射线检测器被配置为检测从X射线发生器发射的X射线，所述控制方法包括：移动医学成像设备；根据机架的移动测量位置数据；基于测量的位置数据生成图像数据；并且基于生成的图像数据来生成X射线计算机断层扫描(CT)图像。
位置数据可包括根据机架的移动的移动值、根据机架的移动的旋转角度或根据机架的旋转的振动值中的至少一个，并且校正图像数据的步骤可包括：基于多条位置数据来校正图像数据。
生成图像数据的步骤可包括：基于检测到的X射线和位置数据来生成图像数据。
校正图像数据的步骤可包括：将在机架移动的时间检测到的位置数据与根据机架的移动生成的图像数据进行匹配，并且基于匹配的位置数据来校正图像数据。
校正图像数据的步骤可包括：基于关于距放置有对象的平台的距离的位置数据来校正图像数据。
移动机架的步骤可包括：在将第一轮插入到主体的内部之后，基于提供给第二轮的旋转力来移动机架。
所述控制方法还可包括：检测位于机架移动的方向上的障碍，并且基于预定的预期路径和检测到的障碍来控制机架直线移动。
所述控制方法可包括：提高电机的转速，其中，所述电机被配置为向在检测到障碍的路径上移动的轮提供驱动力。
附图说明
从以下结合附图的对实施例的描述，本公开的这些和/或其他方面将变得显而易见且更容易理解，其中：
图1是根据本发明的实施例的移动计算机断层扫描(CT)成像设备的示意图；
图2是示出移动CT成像设备的每个配置的示图；
图3是示出通信电路的配置的示图；
图4A是示出移动CT成像设备的移动器的示图；
图4B是示出移动CT成像设备的移动器的示图；
图4C是示出移动CT成像设备的移动器的示图；
图5是根据本公开的实施例的传感器的示图；
图6是示出根据本公开的实施例的医学成像设备的控制方法的流程图；
图7是示出从传感器接收位置数据的示例的示图；
图8是示出基于位置数据来校正图像数据的方法的示图；
图9是示出位置数据的示例的示图；
图10是示出根据本公开的另一实施例的移动器的控制方法的流程图；
图11是示出识别障碍的示例的示图；
图12是示出识别障碍的示例的示图；
图13A是示出基于识别出的障碍来控制移动器的示例的示图；
图13B是示出基于识别出的障碍来控制移动器的示例的示图；以及
图13C是示出基于识别出的障碍来控制移动器的示例的示图。
具体实施方式
在以下描述中，在整个说明书中相同的附图标号指代相同的元件。由于公知的功能或构造会以不必要的细节使一个或更多个示例性实施例模糊不清，因此不对其进行详细描述。诸如“单元”、“模块”、“构件”和“块”的术语可被实施为硬件或软件。根据实施例，多个“单元”、“模块”、“构件”和“块”可被实施为单个组件，或者单个“单元”、“模块”、“构件”和“块”可包括多个组件。
将理解，当元件被称为被“连接”到另一元件时，它可被直接连接或间接连接到另一元件，其中，所述间接连接包括“经由无线通信网络的连接”。
此外，当部件“包括”或“包含”元件时，除非存在与其相反的具体描述，否则该部件还可包括其他元件，而不排除其他元件。
在整个说明书中，当构件在另一构件“上”时，这不仅包括该构件与其他构件接触的情况，还包括在两个构件之间存在另一构件的情况。
将理解，尽管术语第一、第二、第三等在这里可被用于描述各种元件，但是不应被这些术语所限制。这些术语仅被用于将一个元件与另一元件区分开。
如这里所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。
标识码是为了便于描述而使用的，而不是旨在示出每个步骤的顺序。除非上下文另外明确指出，否则可按照与示出的顺序不同的顺序实现每个步骤。
在整个说明书中，“图像”可表示离散图像元素(例如，二维(2D)图像中的像素和三维(3D)图像中的体素)形成的多维数据。例如，图像可包括由计算机断层扫描(CT)成像设备成像的对象的医学图像。
在整个说明书中，“CT图像”或“断层扫描图像”可表示通过合成多个X射线图像而生成的图像，其中，所述多个X射线图像是通过在CT成像设备相对于对象围绕至少一个轴旋转的同时对对象进行成像而获得的。
在整个说明书中，“对象”可以是人类、动物或者人类或动物的一部分。例如，对象可包括器官(例如，肝、心脏、子宫、脑、胸部或腹部)或血管中的至少一个。此外，对象可以是体模。体模表示具有与有机体的密度、有效原子序数和体积大致相同的密度、有效原子序数和体积的材料。例如，体模可以是具有与物理身体类似的性质的球形体模。此外，体模可包括可被用于评估图像的图像质量的图像质量评估体模和用于估计点扩散函数(PSF)的校准体模。
在整个说明书中，“用户”可以是但不限于医学专家，包括医生、护士、医学实验室技术专家、医学图像专家或修理医疗设备的技术员。
下面描述的医学成像设备可包括所有的断层扫描设备，诸如计算机断层扫描(CT)设备、光学相干断层扫描(OCT)设备或正电子发射断层扫描(PET)-CT设备。
CT成像设备可每秒几百次获得不超过2mm的厚度的多条图像数据，并且然后可对多条图像数据进行处理，使得CT成像设备可提供对象的相对精确的截面图像。根据传统方式，仅可获得对象的水平截面图像，但是由于各种图像重建方法，因此已经克服了这个问题。3D图像重建方法的示例如下：
-遮盖表面显示(SSD)：一种仅显示具有预定Hounsfield单位(HU)值的体素的初始3D成像方法。
-最大强度投影(MIP)/最小强度投影(MinIP)：一种仅显示构建图像的体素中的具有最大或最小HU值的体素的3D成像方法。
-体绘制(VR)：一种能够根据感兴趣的区域调整构建图像的体素的颜色和透射率的成像方法。
-虚拟内窥镜：一种允许在通过使用VR方法或SSD方法重建的3D图像中进行内窥镜检查的方法。
-多平面重组(MPR)：一种将图像重建为不同截面图像的方法。用户可在任意期望的方向上重建图像。
-编辑：一种编辑邻近体素以使用户在体绘制中轻松地观察感兴趣的区域的方法。
-感兴趣的体素(VOI)：一种仅显示选择的区域的方法。
在下文中，将描述移动计算机断层扫描(CT)成像设备作为医学成像设备的示例。
图1是公开的移动计算机断层扫描(CT)成像设备的示意图，并且图2是示出移动CT成像设备的每个配置的示图。为了避免重复，将一起描述其说明。
参照图1，移动计算机断层扫描(CT)成像设备100可包括主体101，其中，所述主体101包括机架102、手柄107和轮141。
移动CT成像设备100可通过轮141被移动，并且可通过被配置为向轮141提供驱动力的移动器140以及通过手柄107从用户提供的力向Y轴侧或Z轴侧移动。
另外，公开的移动CT成像设备100可在相对于放置有对象Ob的平台T的Z轴方向上移动的同时执行计算机断层扫描(CT)成像。稍后将参照其他附图描述其详细描述。
参照图2，机架102可包括旋转框架104、X射线发生器106、X射线检测器108、旋转驱动器105、数据采集系统(DAS)116和数据发送器120。
机架102可包括具有能够相对于预定旋转轴RA旋转的环形形状的旋转框架104。此外，旋转框架104可具有圆盘形状。
旋转框架104可包括被布置为面向彼此以便具有预定视场(FOV)的X射线发生器106和X射线检测器108。旋转框架104还可包括防散射栅格114。防散射栅格114可被布置在X射线发生器106与X射线检测器108之间。
到达检测器(或感光膜)的X射线辐射不仅包括形成有价值的图像的衰减的初级辐射，还包括使图像的质量恶化的散射辐射。为了使大部分的初级辐射透射并使散射辐射衰减，防散射栅格114可位于患者与检测器(或感光膜)之间。
例如，可通过交替堆叠铅箔条以及诸如固态聚合物材料、固态聚合物或纤维复合材料的间隙材料来形成防散射栅格114。然而，防散射栅格114的形成不限于此。
旋转框架104可从旋转驱动器105接收驱动信号，并且可以以预定转速旋转X射线发生器106和X射线检测器108。在旋转框架104经由滑环(未示出)接触旋转驱动器105的同时，旋转框架104可从旋转驱动器105接收驱动信号和电力。此外，旋转框架104可经由无线通信从旋转驱动器105接收驱动信号和电力。
X射线发生器106可经由滑环(未示出)并且然后经由高压发生器(未示出)从配电单元(PDU)(未示出)接收电压和电流，并且可生成并发射X射线。当高压发生器向X射线发生器106施加预定电压(在下文中称为管电压)时，X射线发生器106可生成具有与管电压对应的多个能谱的X射线。
由X射线发生器106生成的X射线可因准直器112而以预定形式或在预定区域内被发射。
X射线检测器108可被布置为面向X射线发生器106。X射线检测器108可包括多个X射线检测器元件。单个X射线检测器元件可建立一个通道，但不限于此。
X射线检测器108可检测由X射线发生器106生成并透射通过对象10的X射线，并且可生成与检测到的X射线的强度对应的电信号。
X射线检测器108可包括间接型X射线检测器和直接型X射线检测器，其中，所述间接型X射线检测器用于在将辐射转换为光之后检测辐射，所述直接型X射线检测器用于在将辐射直接转换为电荷之后检测辐射。间接型X射线检测器可使用闪烁器。此外，直接型X射线检测器可使用光子计数检测器。
数据采集系统(DAS)116可被连接到X射线检测器108。由X射线检测器108生成的电信号可由DAS116收集。由X射线检测器108生成的电信号可由DAS 116通过有线或无线方式收集。
此外，可经由放大器(未示出)将由X射线检测器108生成的电信号提供给模数转换器(未示出)。
根据条带厚度或条带数量，可经由数据发送器120将由X射线检测器108收集的多条数据中的仅一些数据提供给图像处理器126，或者图像处理器126可选择多条数据中的仅一些数据。
可经由数据发送器120将这样的数字信号提供给图像处理器126。可通过有线或无线方式将数字信号发送到图像处理器126。
传感器110可收集关于移动CT成像设备100的外部的各种数据。
具体地，传感器110可收集在移动CT成像设备100被移动以进行CT成像时可能出现的各种位置数据，并且可检测位于用于执行CT成像的预期路径中的障碍。
如上所述，在不固定平台T的情况下，移动CT成像设备100可在向Z轴方向移动的同时对对象Ob进行成像。因此，因为移动CT成像设备100执行CT成像的空间发生变化，所以由移动器140移动的机架102可能会抖动。公开的传感器110可收集位置数据以识别机架102的抖动，并且然后将振动应用于图像处理。
由传感器110测量的位置数据可包括各种数据，诸如当主体101被移动时测量的移动值、当主体101的移动方向因不平坦地面或障碍而改变时测量的旋转角度、或者当机架102被旋转驱动器105旋转时的振动值。
传感器110可包括能够收集位置数据的各种硬件传感器，诸如超声传感器、激光传感器、加速度传感器或陀螺仪传感器，并且可包括各种组件，诸如光束投影仪和用于检测障碍的相机。此外，对于以硬件设置的每个传感器，可在主体101中设置多个传感器而不是单个传感器。稍后将参照其他附图描述其详细说明。
另外，将由传感器110检测到的位置数据和障碍发送到控制器118，并且由控制器118确定图像处理器126和移动器140的操作。
控制器165可以是用于控制移动CT成像设备100的整体的组件，并且可使用存储器(未示出)和处理器(未示出)来实现控制器165，其中，存储器存储用于控制图2中包含的模块的操作的算法以及与实现该算法的程序相关的数据，处理器使用存储在存储器中的数据执行上述操作。可在单独的芯片或单个芯片中实现存储器和处理器。
存储器124可存储由DAS 116获得的数据和由传感器110测量的数据。此外，存储器124可存储各种数据，诸如执行图像处理的图像数据(稍后将描述)和基于图像数据生成的图像。
存储器124可包括闪存型存储介质、硬盘型存储介质、多媒体卡微型存储介质、卡型存储器(例如，SD卡、XD存储器等)、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、可编程ROM(PROM)、磁存储器、磁盘和光盘中的至少一种存储介质。
图像处理器126可经由数据发送器120接收由DAS 116获取的数据(例如，作为处理之前的数据的纯数据)，并且可执行预处理。图像处理器126可使用通过预处理生成的图像数据来生成CT图像。
例如，预处理步骤可包括校正通道之间的灵敏度不规则的处理以及校正因信号强度的快速减弱或因诸如金属的X射线吸收材料的存在而引起的信号损失的处理。
由图像处理器126对其执行预处理的图像数据可被称为原始数据或投影数据。投影数据可以是与已经穿过对象10的X射线的强度对应的一组数据值。为了便于描述，在相同的成像角度从所有通道同时获得的一组多条投影数据被称为投影数据集。
图像处理器126可通过使用获得的投影数据集来生成初级截面图像，并且可通过重建初级截面图像来生成对象的次级截面图像。次级截面图像可以是3D图像。换句话说，图像处理器126可基于获取的投影数据集通过使用锥束重建方法来重建对象10的3D图像。
根据实施例，图像处理器126通过将由传感器110检测到的位置数据应用于生成的图像数据来校正该生成的图像数据，并且通过重建校正后的图像数据来生成X射线计算机断层扫描(CT)图像。例如，图像处理器126可应用由传感器110检测到的位置数据以便执行预处理。在另一示例中，图像处理器126可在重建3D图像的过程中应用位置数据。稍后将参照其他附图描述其详细描述。
图像处理器126可由存储器和图形处理器(GPU)来实现，其中，存储器用于存储与用于将数字数据转换为图像或用于图像处理的算法相关的数据或者由算法实现的程序，图形处理器用于通过使用存储在存储器中的数据执行上述操作。在这种情况下，存储器和图形处理器可被实现为单独的芯片。可选地，存储器和图形处理器可在单个芯片上被实现。
输入器128可接收与X射线CT成像条件和图像处理条件相关的各种用户输入命令。例如，X射线CT成像条件可包括通用CT成像所需的多个管电压、多个X射线能量值设置、成像协议的选择、图像重建方法的选择、FOV区域的设置、条带数量、条带厚度和关于图像后期处理的参数设置以及移动CT成像设备100的操作开始条件和移动器140的移动条件。
根据实施例的输入器128可接收关于与移动器140的操作条件相关联的避障的输入命令。具体地，当关于避障的输入命令被接收到时，即使当传感器110检测到障碍时，控制器118也可控制移动器140保持主体101的平直。稍后将参照其他附图描述其详细描述。
输入器128可包括用于从外部源接收预定输入的装置。例如，输入器128可包括硬件装置，诸如各种按钮、开关、踏板、键盘、鼠标、追踪球、各种控制杆、手柄或操纵杆。
显示器130可显示由图像处理器126重建的X射线CT图像和各种界面。例如，显示器130可显示由图像处理器126生成的单色辐射图像。
另外，当显示器130被实现为触摸屏面板(TSP)时，显示器130可与输入器128形成相互的层结构。在这种情况下，输入器128可包括图形用户界面(GUI)，诸如作为软件装置的触摸板。
通信电路132可经由服务器134与外部装置和外部医疗设备执行通信。现在将参照图3描述其描述。
移动器140将移动CT成像设备100的主体101移动。
具体地，移动器140可包括被构造为向多个轮141提供驱动力的多个电机145。对于公开的移动CT成像设备100，多个轮141可被划分为第一轮141和第二轮，其中，所述第一轮141被构造为提供旋转力以使用户通过手柄自由地移动主体，所述第二轮用于CT成像。也就是说，可通过使用第一轮将移动CT成像设备100向位于平台T上的对象Ob移动，并且通过使用第二轮来开始进行CT成像。为此，第一轮141可被设置为链状以支撑主体101并具有大的旋转半径，并且第二轮可被构造为以mm为单位移动以用于精确成像。
由移动器140移动的对象是设置移动CT成像设备100的配置的主体101。然而，为了便于描述，将假设移动器140移动机架102。
图3是示出通信电路的配置的示图。
通信电路132可通过有线或无线方式被连接到网络301，并且因此可与服务器134、外部医疗设备136或外部装置138执行通信。通信电路132可与医院服务器或医院中的经由影像存档和通信系统(PACS)连接的其他医疗设备交换数据。
此外，通信电路132可根据医学数字成像和通信(DICOM)标准来与外部装置138执行数据通信。
通信电路132可经由网络301发送并接收与诊断对象10相关的数据。此外，通信电路132可发送并接收从其他医疗设备136(诸如磁共振成像(MRI)设备或X射线设备)获得的医学图像。
此外，通信电路132可从服务器134接收关于患者的诊断历史或医疗计划，并且可使用诊断历史或医疗计划来诊断患者。此外，通信电路132不仅可与服务器134或医院中的医疗设备136执行数据通信，而且还可与用户或患者的便携式装置138执行数据通信。
通信电路132可经由网络301将关于装置错误的信息或关于质量控制状态的信息发送到系统管理器或服务管理器，并且可从系统管理器或服务管理器接收关于该信息的反馈。
可添加或删除至少一个组件以与图1至图3中所示的移动CT成像设备100的组件的性能对应。此外，可根据系统的性能或结构改变组件的相互位置。图1至图3中所示的一些组件可以是软件组件和/或硬件组件，诸如现场可编程门阵列(FPGA)和专用集成电路(ASIC)。
图4A至图4C是示出移动CT成像设备的移动器的示图。为了避免重复，将一起描述其说明。
参照图4A，通过使用第一轮141，用户U将根据实施例的移动CT成像设备100移动到对象Ob附近。具体地，通过第一轮141，用户U可将移动CT成像设备100移动到与将被成像的对象Ob的剖面位置对应的位置。
例如，用户U可将移动CT成像设备100定位到图4B的位置以对对象Ob的头部进行成像。当识别出移动CT成像设备100被移动到适合于CT成像的位置时，用户U可将第一轮141替换为第二轮142。
移动CT成像设备100可通过输入器128将第一轮141替换为第二轮142。在第二轮142从主体101的内部完全突出之后，第一轮141可被收入到主体101中。
参照图4C，输入器128可从用户U接收与CT成像开始相关的输入命令。移动CT成像设备100通过旋转驱动器105来旋转机架102。此外，移动CT成像设备100通过第二轮142在Z轴方向上(具体是在远离对象Ob的方向上)直线移动。
当在旋转机架102的同时移动CT成像设备100被移动时，传感器110检测位置数据，并且控制器118使用在图像处理期间检测到的位置数据来执行图像处理。
图5是根据本公开的实施例的传感器110的示图。
如上所述，传感器110可与被配置为检测位置数据的硬件装置对应，并且可包括超声传感器、激光传感器、加速度传感器或陀螺仪传感器中的至少一个。如图5中所示，传感器110可设置在机架102的盖103中。
参照图5，根据实施例的传感器110可包括距离传感器111，其中，所述距离传感器111被布置在盖103的相对于旋转轴RA的下端并且被配置为测量从将被插入的平台T到机架102的距离。
例如，距离传感器111可包括超声传感器或激光传感器。可设置多个距离传感器111以检测从盖103的下端到平台T的一端的距离。
控制器118基于由多个距离传感器111测量的各个位置数据来计算根据机架102的移动的移动值和根据机架102的移动的旋转角度。稍后将参照图8详细描述控制器118通过距离传感器111计算的位置数据的实施例。
根据另一实施例，传感器110可包括陀螺仪传感器112，其中，所述陀螺仪传感器112设置在盖103的相对于旋转轴RA的上端，并且被配置为检测在CT成像开始时直线移动的机架102的位置以及由机架102的旋转引起的机架102的抖动。可提供单个陀螺仪传感器112，并且通过使用陀螺仪传感器112的检测值，控制器118可计算运动值以及由机架的旋转引起的旋转角度和振动值。
可将陀螺仪传感器112替换为加速度传感器，并且除了上述各种传感器之外，还可包括被配置为测量位置数据的各种传感器。
图6是示出根据本公开的实施例的医学成像设备的控制方法的流程图，图7是示出从传感器接收位置数据的示例的示图，以及图8是示出基于位置数据校正图像数据的方法的示图。
参照图6，控制器118在将机架102直线向前移动的同时旋转机架102(200)。
具体地，在发射X射线的同时，控制器118通过旋转驱动器105来旋转机架102，并且通过移动器140将机架102移离对象Ob。在机架102被移动的同时，传感器110收集位置数据。
控制器118接收从传感器110发送的位置数据(210)。
由传感器110发送的位置数据可变化。具体地，如图7中所示，当传感器110的实施例包括距离传感器111和陀螺仪传感器112两者时，控制器118可将位置数据存储在存储器124中。
参照图7，控制器118可将在机架被移动的区间Z1至Z4中收集的位置数据与在每个区间中生成的图像数据进行匹配。
具体地，多个距离传感器111可测量距平台T的左端的距离L和距平台T的右端的距离R，并且陀螺仪传感器112可测量旋转角度(旋转)或振动值(移动：U)
测量的位置数据被发送到控制器118，并且控制器118将位置数据被收集的时间点与机架102的移动区间进行比较。
例如，在区间Z1中，机架102可能在理想地直线移动的同时对对象Ob的胸腔进行成像。在区间Z1中，控制器118可接收位置数据，其中，所述位置数据指示距平台的左侧的距离为0(零)并且距平台的右侧的距离为0(零)、不发生旋转并且与参考相比几乎不发生振动。控制器118可将接收到的多条位置数据与图像数据X1进行匹配。
在区间Z2中，机架102的右侧可能由于位于第二轮142的右轮的直线路径上的障碍被升高。当包含在第二轮142中的所有的四个轮以相同的转速被旋转时，机架102可能由于位于右轮的障碍被顺时针旋转。在这样的情况下收集的位置数据可指示距平台的左侧的距离增加0.5、距平台的右侧的距离减小0.4、路径相对于直线路径被旋转9度以及发生U 0.05的振动。因此，在区间Z2中生成的图像数据X2可比区间Z1中的图像数据X1偏差更大。
在区间Z3中，机架102可能在上坡区域上直线移动。在这种情况下，收集的位置数据可指示距平台的左侧的距离减小0.5、距平台的右侧的距离减小0.5、路径相对于直线路径被旋转0.1度以及发生U 0.60的振动。控制器118可将在区间Z3中测量的位置数据与比在区间Z1中生成的图像数据X1更晚生成的图像数据X3进行匹配。
在区间Z4中，机架102的左侧可能由于与区间Z2的情况相反的位于直线路径上的左侧上的障碍被升高。在这种情况下收集的位置数据可指示距平台的左侧的距离减少0.3、距平台的右侧的距离增加0.8、路径相对于直线路径被逆时针旋转11度以及发生U 0.25的振动。控制器118可将在区间Z4中测量的位置数据与相较于在区间Z1中生成的图像数据X1向右侧旋转的图像数据X4进行匹配。
再次参照图6，控制器118基于匹配的位置数据来校正图像数据(220)。
根据实施例的控制器118通过应用与生成的图像数据X1至X4匹配的位置数据来校正图像数据。作为校正的结果，如图8中所示，图7中所示的图像数据变为通过应用传感器110的位置数据而重建的图像数据X1'至X4'。
控制器118基于校正后的图像数据生成CT图像(230)。
例如，如图8中所示，控制器118可通过重建校正后的图像数据X1'至X4'来生成胸腔的3D图像。当基于图像数据X1至X4(其中，不执行使用位置数据的校正)生成3D图像时，3D图像可包括由于移动而失真的各个图像数据所引起的误差。控制器118在生成CT图像之前校正图像数据，并且因此可提供对周围环境的变化的限制，并且可防止因错误的CT图像而引起的误诊或医疗事故。
另外，公开的实施例不仅可被应用于机架102被移动和被旋转的CT成像。也就是说，在机架102不旋转的情况下，通过位置数据校正图像数据的步骤可被应用于扫描对象Ob的CT成像。
图9是示出位置数据的示例的示图。
图6至图8示出使用由传感器110收集的多条位置数据来校正图像数据的实施例，其中，所述传感器110包括诸如距离传感器111和陀螺仪传感器112的多个传感器。
然而，在公开的实施例中，传感器110可仅包括距离传感器111。多个距离传感器111可以是被布置在机架102的盖103的下端中的超声传感器111a和111b。控制器118可通过两个超声传感器111a和111b测量平台T的每端的相对距离。控制器118可通过以下计算方法基于超声传感器111a和111b的测量距离值来计算机架102的移动值和机架102的旋转角度。
参照图9，距离传感器111可测量距离S1和S2作为平台T的参考。S1和S2表示当机架102沿着没有障碍的平坦地面直线移动时距离传感器111的检测值。S1和S2可被存储在存储器124中。R1表示距离传感器111的左侧传感器111a与平台T之间的距离。R2表示距离传感器111的右侧传感器111b与平台T之间的距离。此外，左右传感器距离(LRD)是多个距离传感器111中的每个的距离值，LRD也在设置传感器时的时间被确定。
如图9中所示，当在机架102被移动器140移动的同时移动方向由于障碍而被改变时，距离传感器111的左侧传感器111a与平台T之间的距离R1可增加。
基于传感器的检测值，控制器118可计算由障碍引起的旋转角度θ，如下面的等式1中所示。
[等式1]
θ＝tan-1(|R1-R2|/LRD)
此外，机架102可在诸如上坡或下坡的倾斜地面上发射X射线。在这种情况下，控制器118可使用下面的等式2来计算机架102被移动的移动值。
[等式2]
R1-S1-|R1-R2|
当通过等式2计算出的结果值为0(零)时，可确定机架102在平坦地面上移动的同时对对象Ob进行成像。
另外，参照图9描述的位置数据仅是由距离传感器111获取的位置数据的示例。也就是说，公开的移动CT成像设备100可通过除上述方法之外的各种方法从距离传感器111计算运动值或旋转角度，并且CT成像设备100可通过除距离传感器111之外的传感器计算运动值或旋转角度。
图10是示出根据本公开的另一实施例的移动器的控制方法的流程图。图11和图12是示出识别障碍的示例的示图。为了避免重复，将一起描述该描述。
控制器118接收由传感器110测量的检测值(300)。
参照图11和图12，根据另一实施例的传感器110还可包括：光束投影仪113，被配置为向机架102移动的方向发射激光束；以及相机114，被配置为对通过由光束投影仪113发射的激光束区分的障碍进行成像。根据另一实施例，控制器118可接收传感器110的检测值，即，由相机114成像的图像。
控制器118基于接收到的检测值来识别障碍(310)。
障碍可包括所有可能干扰机架102执行直线移动的各种事物。例如，除了干扰第二轮142的路径的对象之外，障碍可包括第二轮142可被插入其中的凹槽。
控制器118将障碍与预定的预期路径进行比较。
参照图11，控制器118可将预定图像路径114与利用由光束投影仪113发射的一维激光束成像的地面图像114a区分开。预定路径114b可与基于第二轮142的直线移动设置的路径对应。
参照图12，根据另一实施例，与图11不同，光束投影仪113可在宽范围内发射激光束，并且相机114可将二维栅格图像114a发送到控制器118。控制器118可将预期路径114b与栅格图像114a区分开，并且识别是否有障碍位于预期路径上。
另外，如图11和图12中所示，光束投影仪113发射激光束的范围可根据执行成像的协议而变化。例如，当扫描整个平台T时，控制器118可控制光束投影仪113根据平台T的长度发射激光束。
相反，当成像协议将仅对对象Ob的头部进行成像时，控制器118可将发射的范围限制为光束投影仪113发射激光束的预定范围。
再次参照图10，控制器118可基于比较结果确定是否保持直线(330)。
当未检测到障碍时，或者当尽管检测到障碍但是确定障碍对直线没有影响时，控制器118在不改变移动器140的控制命令的情况下操作移动器140并执行成像。
然而，当检测到障碍时，控制器118修改用于控制移动器140的控制命令(340)。
具体地，修改控制命令的方法可变化，但是在示例中，控制器118可修改控制命令，使得机架102可具有诸如即使存在障碍也直线移动的效果。稍后将参照图13A至图13C描述其详细描述。
控制器118根据修改结果控制移动器140(350)。
图13A至图13C是示出基于识别出的障碍来控制移动器的示例的示图。为了避免重复，将一起描述该描述。
参照图13A，相机114可对由光束投影仪113生成的二维栅格图像114a进行成像。
在栅格图像114a中，控制器118可识别在预定的预期路径中是否存在障碍115。具体地，控制器118可确定四个第二轮142a至142d中设置在右侧的第二轮142b和142d沿着预期路径被移动到障碍。
参照图13B，控制器118可基于未被改变的控制命令以相同的转速旋转四个第二轮142a至142d。
在诸如图13A的障碍的情况下，右侧的第二轮142b被移动的路径比左侧的第二轮142a被移动的路径长。因此，当控制命令不被改变时，主体101被顺时针旋转。
为了防止这种情况，当轮被移动到障碍时，控制器118可允许被配置为驱动右侧的第二轮142b和142d的电机具有更大的驱动力。参照图13C，控制器118可向三个第二轮142a、142c和142d提供相同的旋转力，并且向位于障碍处的第二轮142b提供高驱动力，从而维持主体101的直线。
然而，图13A至图13C仅是示例，并且因此该实施例可包括各种控制方法。
从以上描述显而易见的是，移动计算机断层扫描(CT)成像设备及其控制方法可通过将在移动CT成像设备的计算机断层扫描成像中可能发生的振动应用于图像重建来提供移动CT成像设备的可用性和对周围环境的改变的限制。
移动CT成像设备及其控制方法可提供比通过传统移动CT成像设备获取的CT图像更好的CT图像，并且可防止由错误的CT图像引起的误诊。
尽管已经示出和描述了本公开的一些实施例，但是本领域技术人员将理解，可在不脱离本公开的原理和精神的情况下对这些实施例进行改变，其中，在权利要求和它们的等同物中定义本公开的范围。
符号描述
100：移动计算机断层扫描成像设备
101：主体
102：机架103：盖
104：旋转框架105：旋转驱动器
110：传感器118：控制器

Claims (15)

1.一种医学成像设备，包括：可旋转的机架，在该可旋转的机架中，X射线发生器和X射线检测器被布置为面向彼此，所述X射线发生器被配置为生成X射线并向对象发射X射线，所述X射线检测器被配置为检测从所述X射线发生器发射的X射线，所述医学成像设备包括：
移动器，被配置为移动所述医学成像设备；
传感器，被配置为根据机架的移动测量位置数据；以及
控制器，被配置为基于检测到的X射线生成图像数据，被配置为基于测量的位置数据校正图像数据，并且被配置为基于校正后的图像数据生成X射线计算机断层扫描CT图像。
2.如权利要求1所述的医学成像设备，其中，
位置数据包括根据机架的移动的移动值、根据机架的移动的旋转角度或根据机架的旋转的振动值中的至少一个，
其中，控制器基于多条位置数据校正图像数据。
3.如权利要求1所述的医学成像设备，其中，
控制器基于检测到的X射线和位置数据生成图像数据。
4.如权利要求1所述的医学成像设备，其中，
控制器将由传感器在机架移动的每个区间中检测到的位置数据与根据机架的移动生成的图像数据进行匹配，并且控制器基于匹配的位置数据校正图像数据。
5.如权利要求1所述的医学成像设备，其中，
传感器包括超声传感器、激光传感器、加速度传感器或陀螺仪传感器中的至少一个。
6.如权利要求1所述的医学成像设备，其中，
传感器包括被配置为测量距放置有对象的平台的距离的多个传感器。
7.如权利要求5所述的医学成像设备，还包括：
存储器，被配置为存储第一位置数据，其中，第一位置数据包括平台与所述多个传感器之间的距离，
其中，控制器将根据机架的移动检测到的第二位置数据与第一位置数据进行比较，并且基于比较结果校正图像数据。
8.如权利要求1所述的医学成像设备，其中，
传感器检测位于机架移动的方向上的障碍，
其中，控制器基于预定的预期路径和检测到的障碍来控制移动器。
9.如权利要求8所述的医学成像设备，其中，
传感器包括：
光束投影仪，被配置为向机架移动的方向发射激光束；以及
相机，被配置为对由激光束区分的障碍进行成像，
其中，控制器基于由相机成像的图像来检测障碍。
10.如权利要求9所述的医学成像设备，其中，
控制器控制移动器使机架在检测到的障碍上直线移动。
11.如权利要求9所述的医学成像设备，其中，
控制器基于放置有对象的平台的长度来控制光束投影仪发射激光束。
12.如权利要求7所述的医学成像设备，其中，
移动器包括：
第一轮；
第一电机，被配置为向第一轮提供驱动力；
第二轮，被配置为在X射线被发射期间移动机架；以及
第二电机，被配置为向第二轮提供驱动力，
其中，控制器基于检测到的障碍控制第二电机调节第二电机的转速。
13.一种医学成像设备的控制方法，其中，所述医学成像设备包括可旋转的机架，在该可旋转的机架中，X射线发生器和X射线检测器被布置为面向彼此，所述X射线发生器被配置为生成X射线并向对象发射X射线，所述X射线检测器被配置为检测从所述X射线发生器发射的X射线，所述控制方法包括：
移动所述医学成像设备；
基于检测到的X射线生成图像数据；
根据机架的移动测量位置数据；
基于测量的位置数据校正图像数据；并且
基于校正后的图像数据生成X射线计算机断层扫描CT图像。
14.一种医学成像设备的控制方法，其中，所述医学成像设备包括可旋转的机架，在该可旋转的机架中，X射线发生器和X射线检测器被布置为面向彼此，所述X射线发生器被配置为生成X射线并向对象发射X射线，所述X射线检测器被配置为检测从所述X射线发生器发射的X射线，所述控制方法包括：
移动所述医学成像设备；
根据机架的移动测量位置数据；
基于测量的位置数据生成图像数据；并且
基于生成的图像数据来生成X射线计算机断层扫描CT图像。
15.如权利要求13所述的控制方法，其中，
位置数据包括根据机架的移动的移动值、根据机架的移动的旋转角度或根据机架的旋转的振动值中的至少一个，
其中，校正图像数据的步骤包括：基于多条位置数据来校正图像数据。
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