CN111568454A - 具有改进功能的放射成像装置 - Google Patents

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Abstract

一种放射成像装置包括源，其发射穿过患者的至少一部分的放射线，放射线限定传送部的中轴线；以及接收装置，其接收放射线并且被设置在患者相对于源的相对侧上。接收装置包括：第一检测器，其当执行断层扫描和荧光透视中的至少一种时检测放射线，第二检测器，当执行放射照相和断层扫描中的至少一种时检测放射线；以及移动设备，其被设置成相对于源移动第一检测器和第二检测器。移动设备提供第一有效配置和第二有效配置，在第一有效配置中放射线击中第一检测器，在第二有效配置中放射线击中第二检测器。

Description

具有改进功能的放射成像装置
本申请是申请号为201580006097.X、申请日为2015年1月15日、发明名称为“具有改进功能的放射成像装置”的申请的分案申请。
技术领域
本文示例方面总体涉及获得放射图像，更具体地说，涉及用于执行荧光透视、断层扫描和放射照相的方法、系统和设备。
背景技术
许多传统成像装置包括：床，患者躺在其上，控制台，适于控制装置的功能；台架(gantry)，即具有插入待分析部分的腔并且适于执行患者的放射成像的装置。
在台架内部，放射成像装置设有适于发射X射线的源以及检测器，即适于在X射线已经穿过待分析部分之后接收X射线的元件。根据所述装置执行的放射成像过程的类型，使用的检测器的类型从一种装置变化至另一种装置。
现有技术放射成像装置需要针对每一种分析(例如X放射照相、荧光透视或计算机断层扫描)的特定检测器，这意味着每一种装置可仅执行一种类型的分析。其结果是，如果患者需要经受不同的分析，则患者必须从一种装置移动至另一种装置，这增加对患者的健康的延迟和风险。在患者需要经受一些分析的情况下，患者必须被从放射成像装置带走，放置在床上以便被移动，再次被抬起，然后放置在第二放射成像装置上。
另外，为了以高标准执行不同类型的分析，医疗中心必须配备有一些放射成像装置，其涉及大量开支。作为回应，近年来已经开发了还使用常规平板传感器来执行二维放射成像的特定放射装置。
然而，由于通过X射线和击中检测器的物质之间的相互作用形成的漫射的、所谓寄生放射通过常规平板传感器获得的二维放射图像的质量通常较差并且破坏图像的质量。此外，由于寄生放射，这种装置会不希望地暴露患者并且在一些情况下操作员暴露于高剂量的放射中。这可在兽医放射学领域成为关注点，因为在执行放射检查时，人类操作员经常需要将患者保持在适当位置，因此容易被暴露于寄生放射中。
为了降低寄生放射的发生率，常规放射成像装置通常配备有由彼此平行固定设置以便防止散射光线击中平板传感器的薄铅板构成的防漫射栅格。然而，这种栅格在纠正寄生放射对图像质量的影响中只是部分有效。此外，该防漫射栅格的存在增加了使用较高剂量的需求，从而可能增大引起疾病的危险。
发明内容
与上述内容相关联的现有限制以及其它限制可通过放射成像装置的操作方法以及根据方法运行的系统、设备和计算机程序来克服。
根据本文的一个示例性实施例，放射成像装置包括源，其发射穿过患者的至少一部分的放射线(radiation)，放射线限定传送部的中轴线；以及接收装置，其接收放射线并且被设置在相对于源的患者的相对侧上。接收装置包括：第一检测器，其当执行断层扫描和荧光透视中的至少一种时检测放射线；以及第二检测器，当执行放射照相和断层扫描中的至少一种时检测放射线。放射成像装置还包括移动设备，其被设置成相对于源移动第一检测器和第二检测器并且提供第一有效配置(active configuration)和第二有效配置，在第一有效配置中放射线击中第一检测器，在第二有效配置中放射线击中第二检测器。
在本文中的一个示例性实施例中，第一检测器包括至少一个平板传感器，第二检测器包括至少一个线性传感器。在本文中的进一步示例性实施例中，在第一有效配置中，第一检测器和源之间的距离基本上等于在第二有效配置中的第二检测器和源之间的距离。
在本文中的另一示例性实施例中，移动设备通过围绕旋转轴线的旋转相对于源移动第一检测器和第二检测器。在本文中的进一步示例性实施例中，旋转轴线基本上垂直于传送部的中轴线。
在本文中的另一示例性实施例中，移动设备通过第一检测器和第二检测器的相互平移在第一有效配置和第二有效配置之间变化。在本文中的进一步示例性实施例中，移动设备包括沿第一平移方向移动第一检测器的第一线性致动器和沿第二平移方向移动第二检测器的第二线性致动器。在本文中的另一示例性实施例中，第一平移方向基本上垂直于传送部的中轴线，第二平移方向基本上平行于传送部的中轴线。
在本文中的示例性实施例中，移动设备通过第一检测器的平移和第二检测器的旋转改变有效配置。
在本文中的另一示例性实施例中，移动设备包括运载部(carriage)，在运载部上安装第一检测器和第二检测器使得敏感表面基本上共面。在本文中的进一步示例性实施例中，移动设备通过沿基本上垂直于传送部的中轴线的轨迹的运载部的同时平移在第一有效配置和第二有效配置之间变化。
根据本文中的一个示例性实施例，放射成像装置包括源，其发射穿过患者的至少一部分的放射线，放射线限定传送部的中轴线。装置进一步包括接收装置，其包括具有用于接收放射线的放射线敏感表面的至少一个平板传感器并且被设置在相对于源的患者的相对侧上。平板传感器以至少平板模式和线性传感器模式选择性地可操作。在本文中的进一步示例性实施例中，在平板模式中，传感器执行荧光透视和断层扫描中的至少一个，在线性传感器模式中，传感器执行放射照相和断层扫描中的至少一个。
在本文中的一些示例性实施例中，放射成像装置进一步包括台架，其限定放置患者的至少一部分的分析区域；床，其适于支撑患者并且限定延伸部的轴线；平移机构，其适于在基本上垂直于传送部的中轴线的移动方向上平移源和接收装置；旋转机构，其适于使源和接收装置相对于延伸部的轴线旋转；至少一个定位激光器，其被安装在将定位引导标记投射在患者上的台架上；控制单元，其适于基于接收的信息配置放射线能量和放射过滤器中的至少一个，放射线过滤器被配置成在放射线穿过患者的至少一部分之前吸收放射线的至少一部分；以及隔板(diaphragm)，其适于将放射线成型为锥形束或者扇形束中的至少一种。
下面参照附图详细地描述本文中各个实施例的另外特征和优点以及结构和操作。
附图说明
本文中示例性实施例的特征从参照附图的其下面的详细描述清楚明显。
图1说明根据本文的示例性实施例的放射成像装置。
图2a说明图1的放射成像装置的横截面。
图2b是示出根据本文的示例性实施例的用于配置X射线源的预定关系的表。
图2c描绘根据本文的示例性实施例的图1的成像装置的源子组件。
图3a说明根据本文的示例性实施例的图1的放射成像装置的检测器子组件的可选配置。
图3b说明根据本文的示例性实施例的图1的放射成像装置的检测器子组件的可选配置。
图4a说明根据本文的另一示例性实施例的图1的放射成像装置的检测器子组件的可选配置。
图4b说明根据本文的另一示例性实施例的图1的放射成像装置的检测器子组件的可选配置。
图5a说明根据本文的另一示例性实施例的图1的放射成像装置的检测器子组件的可选配置。
图5b说明根据本文的另一示例性实施例的图1的放射成像装置的检测器子组件的可选配置。
图6a说明根据本文的另一示例性实施例的图1的放射成像装置的检测器子组件的可选配置。
图6b说明根据本文的另一示例性实施例的图1的放射成像装置的检测器子组件的可选配置。
图7a说明根据本文的示例性实施例的图1的成像装置的平板传感器子组件的矩阵模式。
图7b说明根据本文的示例性实施例的图1的成像装置的平板传感器子组件的线性传感器模式。
图8是说明根据本文的示例性实施例的成像过程的流程图。
图9a说明根据图1的放射成像装置的示例性实施例的具有切去部分的台架子组件。
图9b说明在图9a中示出的台架子组件的透视图。
图10说明在图1中示出的放射成像系统的示例性计算机系统的框图。
具体实施方式
参照所述附图，参考标号1总体表示放射成像装置。
装置在医学和兽医两个领域中使用用于执行患者的内部解剖结构的至少一部分的放射成像。特别地，放射成像装置1用于执行二维扫描和三维扫描，并且更精确地说，用于选择性地执行放射照相、断层扫描(例如计算机断层扫描)或荧光透视。
放射成像装置1包括台架20，其限定延伸部的优选轴线20a和放置待成像的患者身体部分的至少一部分的分析区20b；以及控制单元30，其被适当地放置在与台架20的数据传输连接部中以便控制其操作。在一个示例性实施例中，虽然在其它示例中，控制单元30可被安置在诸如例如工作站车等单独单元(未示出)中或可由诸如被安装至台架20的第一部分和被安置在单独单元(未示出)中的第二部分构成，但是控制单元30被安装至台架20(如图1、图9a和图9b中示出)。这些示例在本质上仅是说明性的，在其它实施例中，控制单元30可位于其它位置以及处上述位置之外的位置处。
台架20构成容器，用于执行放射扫描的各种组件被放置在该容器内(图2a)。因此，它包括源21，其发射限定传送部的中轴线21a的放射线；接收装置22，其接收由源21发射的放射线；壳体23，其至少部分地包含源21和接收装置22。另外，在本文中的进一步示例性实施例中，台架20进一步包括激光器定位系统，其包括至少一个水平激光器72和至少一个垂直激光器74(图9a和图9b)。现在将依次描述台架20的前述子组件。
源21适于以熟知的方式发射能够穿过患者身体并且与患者体内存在的组织和流体相互作用的放射线。在本文中的一种示例性实施例中，源21发射电离放射线，更特别地，发射X射线。
关于源，装置1包括将放射线聚焦在接收装置22上并且改变焦点区域以便将其调节至接收装置22的位置的如下面更充分描述的准直器。
图2c描绘根据本文的示例性实施例的图1的放射成像装置的源21。如在图2a中表示和图2c中示出，在本文中的示例性实施例中，可选地，X射线过滤器76可被定位在源21的前面并且用于在X射线穿过患者之前(例如通过吸收低功率X射线)改变由源21发射的放射线沿传送部的轴线21a的能量分布(虽然源21也可在无X射线过滤器76的情况下操作)。X射线过滤器76可包括预定厚度的铝片和/或铜片(或适于吸收发射线的任何其它材料)。
在本文中的另一示例性实施例中，多个X射线过滤器(未示出)被存储在台架20不同的位置处，多个X射线过滤器中的每一个在材料类型(诸如铝片和/或铜片)或厚度中的至少一个方面与其它过滤器不同。控制单元30可使在台架20内设置的电动机构(未示出)从存储器检索选择的X射线过滤器(例如通过控制单元30以下文中进一步描述的方式选择)并且将选择的X射线过滤器定位在源21的前方。
在本文中的进一步示例性实施例中，操作员可操作控制单元30输入诸如例如但不限于被选择执行的成像过程的类型(例如荧光透视、断层扫描或放射照相)、患者物种类型、患者体重和/或待成像的组织类型等信息并且使控制单元30自动配置放射成像装置1以使用最优放射剂量。作为响应，控制单元30确定来自源21的X射线发射能量(X射线放射能量是包括X射线管电压、X射线管电流以及曝光时间的参数的函数)和/或采用的X射线过滤器76的类型使得放射成像装置1可利用对患者以及操作员安全的X射线剂量执行选择的成像过程同时保持最佳的图像质量。
例如，控制单元30可执行上述确定X射线放射能量和/或基于患者信息、被选择执行的放射成像过程、X射线发射能量以及位于台架内部的多个X射线过滤器中可用的X射线过滤器的材料和厚度之间的预定的关系(例如，根据查找表、条件语句算法和/或在控制单元30上执行的数学公式限定，虽然这些示例不限于此)选择X射线过滤器类型。图2b的表示出这种预定的关系的示例。
仅作为一个非限制性示例，如果操作员(通过控制单元30)指定将在硬组织(例如胸部区域)上执行高分辨率断层扫描作为输入，则控制单元30通过查找表确定例如，上述输入与用于100kV和60mA、5ms源21和包括与0.2厚铜片一起的3mm厚铝片的类型X射线过滤器76的操作参数相关(参见图2b)。作为另一示例，如果操作员(通过控制单元30)指定将在软组织(例如腹部区域)上执行高分辨率断层扫描，则控制单元30通过查找表确定例如该输入与用于60kV和60mA、10ms源21和包括2mm厚铝片的类型X射线过滤器76的操作参数相关(参见图2b)
在本文中的另一个示例性实施例中，源21(例如通过控制单元30)被可选择地配置成通过配置可调节隔板78的形状发射锥形射线束或扇形射线束。在图2c中示出的可调节隔板78包括能够基本上阻挡射线的至少两个可移动板78a和78b，板78a和78b可通过电动机构(未示出)在操作员的控制下经由控制单元30移动至敞开结构或狭缝结构中至少一个中。当可调节隔板78被配置在敞开结构中时，来自源21的射线不被阻挡并且沿传送部的轴线21a以锥形发射。当可调节隔板78被配置为狭缝时，源21的射线的一部分被阻挡，因此，射线沿传送部的轴线21a以扇形的形状取向垂直于延伸部20a的方向(锥形射线的横截面)发射。因此，在本文中的一个示例性实施例中，操作员可配置源21以通过可调节隔板78发射锥形射线束或扇形射线束并且分别利用诸如例如锥形束断层扫描或扇形断层扫描等放射成像装置1执行不同类型的成像。
当在控制单元30上被激活时，(包括安装在台架20中的水平激光器72和垂直激光器74的)激光器定位系统将可视化标记投影在患者身上以便利于患者在床40上，更特别地在分析区域20b内定位。特别地，在本文中的一个示例实施例中，激光器定位系统与根据在申请号为61/932034和61/944956的美国临时专利申请中描述的示例性实施例中的一个或多个的可调节床(用作床40)联合起来使用，申请号为61/932034和61/944956的美国临时专利申请全部内容通过引用并入本文，就像在本文中充分阐述。参照说明根据在图1中说明放射成像装置的示例性实施例的台架30的图9a和图9b，激光器定位系统包括至少一个水平激光器72，其投影水平可视化标记73以帮助操作员调节患者的高度和倾斜度和/或至少一个垂直激光器74，其投影自上而下标记75以帮助操作员调节患者相对于台架20的横向定心。操作员通过观察患者相对于投影的激光器标记73和75，因此相对于分析区域20b的位置，然后将患者在床40上手动重新定位或通过调节对上述可调节床(在图9a和图9b中未示出)的控制来调节患者的位置直到操作员认为患者处于用于成像的正确位置。
接收装置22被设置在分析区20b，特别地是患者相对于源21的分析区的相对侧以便在射线已经穿过待检查的患者身体的部分之后检测射线。响应于检测射线，接收装置22在特定的帧速率下将相应的数据信号输出至控制单元30，控制单元30进而处理数据信号以获取图像。
接收装置22可如现在将描述的在适于执行断层扫描和荧光透视的第一有效配置中或适于执行至少放射照相的第二有效配置中选择的一种中操作。通过可在第一有效配置或第二有效配置中操作的接收装置22，操作员可在相同的放射成像装置1中执行断层扫描、荧光透视和放射照相。图3a-图7b说明接收装置22的各个示例性实施例。现在将依次讨论接收装置22的示例性实施例。
在本文中的接收装置22的一个示例性实施例中，接收装置22包括至少一个第一检测器24，其选择性地执行断层扫描或荧光透视并且限定检测射线的第一敏感表面24a；至少一个第二检测器25，其执行放射照相并且限定检测射线的第二敏感表面25a；以及移动设备26，其将第一检测器24和第二检测器25相对于源21移动以便将接收装置22配置在第一有效配置或第二有效配置中。
在本文中的进一步示例性实施例中，第一检测器24包括平板传感器24b(图3a-图6b)，而第二检测器25包括至少一个线性传感器(例如在图6b中说明的线性传感器25b)，特别是并排布置的两个线性传感器25b和25c，并且更特别地，两个线性传感器25b和25c一起限定基本上共面的第二敏感表面25a(例如图3a-图5b)。在一个示例中，线性传感器25b和25c可具有在每秒约50帧-每秒约300帧的范围内的帧速率。
在一些情况下，接收装置22可设有第三检测器，其在附图中未示出，在本文中的一个示例性实施例中，第三检测器包括直接光子计数传感器。
移动设备26适于将检测器24和25相对于源21移动至第一有效配置(图3a、图4a、图5a和图6a)和第二有效配置(图3b、图4b、图5B和图6B)中，其中在第一有效配置中，只有第一检测器24能够接收源21发射的射线，在第二有效配置中，只有第二检测器25能够接收所述射线。
详细地，移动设备26以这样的方式移动检测器24和25：在它们各自的有效配置中，敏感表面24a和25a基本上垂直于中轴线21a以及从检测器24和25(更精确地说，从表面24a和25a)至源21的距离基本上相同。本文将进一步描述关于在图3a-图6b中说明的示例性实施例的移动设备26如下。
此外，在接收装置22摄像所述第三检测器的情况下，移动设备26以与下面描述相同的方式移动三个检测器以限定第三有效配置，在第三有效配置中，第三检测器是唯一的一个能够接收由源21发射的射线；所述第三检测器的敏感表面基本上垂直于传送部的中轴线21a；从第三检测器更精确地说，从其敏感表面至源21的距离等于由在它们各自有效配置中的所述源21和其它表面24a和25a限定的距离。
图3a和图3b说明接收装置22的一个示例性实施例，在接收装置22中，平板传感器24b用作第一检测器24，两个线性传感器25b和25c用作第二检测器25。如在图3a和图3b中示出，移动设备26包括支撑检测器24和25的承载主体26a以及沿旋转轴线26c旋转检测器24和25的诸如电动马达的马达26b。旋转可基本上垂直于传送部的中轴线21a，更特别地，基本平行于或垂直于优选轴线20a。
在本文中的另一示例性实施例中，检测器24和25的旋转幅度基本上等于90°或180°使得在第一有效配置(图3a)中，第一表面24a基本上垂直于传送部的中轴线21a和第二表面24a基本上平行于轴线21a；然而，在第二有效配置(图3b)中，第一表面24a基本上平行于传送部的中轴线21a，第二表面26a基本上垂直于轴线21a。
此外，如在图3a和图3b中示出，移动设备26可设有附加的线性致动器26d，以沿基本上垂直于中轴线21a，特别地，基本上垂直于方向20a，更具体地基本上平行于轴线26c的分析方向移动第一检测器24.
图4a和4b说明接收装置22的示例性实施例的变型，其中平板传感器24b用作第一检测器24，两个线性传感器25b和25c用作第二检测器25。如在图4a和图4b中示出，设备26用于通过手动平移检测器24和25来改变有效配置。
在这种情况下，移动设备26包括沿第一平移方向26f移动第一检测器24的第一线性致动器26e和沿第二平移方向26h移动第二检测器25的第一线性致动器26g。在本文中的示例实施例中，平移方向26f和26h基本上垂直于方向20a。在本文中的另一示例实施例中，第一方向26f基本上垂直于传送部的中轴线21a，第二方向26h基本上平行于传送部的中轴线21a。
作为第二致动器26g的替代物，移动设备26可设有适当地被第一线性致动器26e激活、沿第二方向26h移动第二检测器25的杠杆机构或其它运动机构。
图5a和图5b说明接收装置22的示例性实施例的另一变型，其中平板传感器24b用作第一检测器24，两个线性传感器25b和25c用作为第二检测器25。在图5a和图5b中示出，设备26设有附加的旋转致动器26i，其例如使第二检测器25旋转90°或180°使得当第一线性致动器26e已经离开第一检测器24时，所述第二检测器25通过沿第一传感器24的第一方向26f平移基本上占据剩下自由的空间。特别地，附加的旋转致动器26i可相对于附加旋转轴线26l诸如平行于第一平移方向26f旋转第二检测器25。
在这种情况下，在第一有效配置(图5a)中，第一检测器24基本上覆盖第二检测器25使得只第一检测器24接收射线。在第二有效配置(图5b)中，检测器24和25被并排设置和放置使得第二敏感表面25a是唯一的一个被射线击中的表面并且与第一敏感表面24a基本上共面。
另外，第一致动器26e可将第一检测器24移动至在所述第一有效配置和第二有效配置中的第一检测器24假定的位置之间的一个或多个中间位置。
图6a和图6b说明接收装置22的另一示例性实施例，其中平板传感器24b用作第一检测器24，至少一个线性传感器25b用作为第二检测器25。在图6a和图6b中示出，移动设备26包括运载部26m，两个检测器24和25被安装在运载部26m上使得敏感表面24a和25a基本上共面，在本文中的进一步示例性实施例中，基本上垂直于中轴线21a。
在这个示例性实施例中，为了变型接收装置22的有效配置，移动装置26提供除运载部26m之外的线性推动器26n(例如线性致动器)以移动运载部26m，因此沿基本上垂直于传送部的中轴线21a的附加轨迹26o同时移动检测器24和25。在本文中的另一种示例性实施例中，轨迹260基本上垂直于传送部的中轴线21a和延伸部的优选轴线20a以便保持敏感表面24a和25a基本上总是垂直于中轴线21a。
详细地，线性推动器26n适于移动限定多个第二有效配置的运载部26m以允许检测器24和25执行关于相邻部分的一系列放射成像，因此允许装置1执行大于敏感表面24a和25a的部分的成像。
现在将描述检测器22的另一示例性实施例。在这个实施例中，检测器22包括至少一个平板传感器32f(如在图7a和图7b中示出)，其包括像素阵列并且能够在多个独立的读出模式中操作，读出模式可由控制单元30选择并且至少包括矩阵模式(图7a)和线性传感器模式(图7b)。在接收装置22的这个示例性实施例中，以矩阵模式操作平板传感器32f被称为接收装置22的第一有效配置，以线性传感器模式操作平板传感器32f被称为接收装置22的第二有效配置。
在第一有效配置(矩阵模式)中，平板传感器32f将与在敏感表面32g的区域中的像素检测到射线相对应的信号输出至控制单元30(图7a)。在本文中的一个示例性实施例中，敏感表面32g与平板传感器32f的像素的整个阵列基本上共同延伸。平板传感器模式适合于至少执行断层扫描和荧光透视。
在第二有效配置(直线传感器模式)中，平板传感器32f将与在敏感表面32h的区域中的像素子集检测到射线相对应的信号输出至控制单元30(图7b)。敏感表面32h有效地用作线性传感器(例如，以与线性传感器25b和25c相似的方式)；即在一个示例中，敏感表面32h具有范围在每秒约50帧-每秒约300帧内的帧速率并且其宽度基本上大于其长度，其长度被限定在基本上平行于方向20a的方向，其宽度被限定在基本上垂直于移动方向20a和传送部的中轴线21a。
在本文中的一个示例性实施例中，平板传感器32f的第二有效配置用于执行扇形束断层扫描。如上所述(参照图2c)，扇形束断层扫描可例如通过使用隔板78将由源21发射的射线成形为扇形束。然而，通过平板传感器32f操作多种模式(可通过控制单元30选择)中选择的模式的能力，有可能通过(例如经由控制单元30)将平板传感器32f的一部分(即子集)选为射线敏感表面从扇形束成像切换至锥形束成像而无需在物质上互换放射成像装置1的任何组件并且无需改变源21的操作。即，针对锥形放射线束，以线性传感器模式操作平板传感器32f将提供仅对锥形放射线束的扇形横截面有效敏感的敏感表面32h。因此，当源21发射锥形放射线束时，锥形束断层扫描可通过经由控制单元30选择例如平板传感器32f的矩阵模式来执行，扇形束断层扫描可通过经由控制单元30选择例如平板传感器32f的线性传感器模式来执行。
敏感表面32g和32h的像素阵列尺寸可以硬件、固件、软件或可控制平板传感器32f的其它手段针对平板传感器32f预定义。
特别地，在本文中的一个示例性实施例中，平板传感器32f可以是滨松模型C11701DK-40平板传感器，其可以矩阵模式操作，矩阵模式提供具有1096x888像素阵列或2192x1776像素阵列的敏感表面32g并且也可以线性传感器模式单独操作，线性传感器模式提供具有1816×60像素阵列的敏感表面32h。
另外，平板传感器32f可被安装在包括引导件34和电动平移机构36的面板运动系统35上(图7a和图7b)。面板运动系统35适于沿轴线38移动平板传感器32f，轴线38基本上垂直于台架的移动方向20a和传送部的中轴线21a两者。特别地，当平板传感器32f以线性传感器模式操作时，轴线38也平行于敏感表面32H的宽度。
除了上述组件之外，台架20设有使源21与接收装置22一起旋转的旋转机构27，旋转是基本上围绕延伸部的优选轴线20a以便允许放射成像装置1对已经放置在分析区域20b中的患者的一部分执行360°扫描。
在本文中的一个示例性实施例中，旋转机构27包括诸如永久磁铁转子的转子27a以及定子27b，其中源21和接收装置22被连接至转子27a，定子27b被整体地连接至壳体24以发射控制转子27a在延伸部的优选轴线20a周围旋转的磁场。旋转机构27的操作可通过控制单元30来控制。
成像装置1可包括支撑部分地插入在分析区域20b中的患者的床40以及将台架20和床40保持在正确位置中的承载结构50(图1)。特别地，承载结构50包括底座51；支撑床40的至少一个柱52，更特别地说是两个柱；以及平移机构53。平移机构53包括设置在台架20和承载结构50之间的直线引导件54以及适于沿直线引导件54滑动的运载部55。在本文中的示例性实施例，直线引导件54可以是电动直线引导件，更特别地是电机动直线引导件。因此，平移机构53适于沿延伸部的优选轴线20a相对于底座移动台架20以便允许放射性成像装置1在实际上超过床40的整个长度执行放射成像。另外，通过平移机构50平移台架20可通过控制单元30来控制。
图10说明计算机系统80的框图。在本文中的一个示例性实施例中，计算机系统80的至少一些组件可形成上述控制单元30或被包括在上述控制单元30中并且计算机系统80通过通信接口98(以下提及)被电连接至(诸如例如源21、接收装置22、台架20以及它们的任何子组件)等放射成像装置1的其它组件。计算机系统80包括至少一个计算机处理器82(也被称为“控制器”)。例如，计算机处理器82可包括中央处理单元、多处理单元、应用专用集成电路(“ASIC”)、现场可编程门阵列(“FPGA”)等。处理器82被连接至通信基础设施84(例如通信总线、交叉杆装置或网络)。虽然本文描述了根据这个示例性计算机系统80的各个实施例，但是在阅读本说明书后，如何使用其它计算机系统和/或架构实施本发明对相关领域的技术人员来说将变得显而易见。
计算机系统80还可包括用于显示视频图形、文本和从通信基础设施84提供的其它数据的显示单元86。在本文中的一个示例性实施例，显示单元86可形成控制单元30或者被包括在控制单元30中。
计算机系统80还包括操作员用来将信息发送至计算机处理器82的输入单元88。例如，输入单元88可包括键盘装置和/或鼠标装置或其它输入装置。在一个示例中，显示单元86、输入单元88以及计算机处理器82可共同形成用户界面。
在包括触摸屏的示例性实施例中，例如，输入单元88和显示单元86可被结合。在这种实施例中，操作员触摸显示单元86可使相应的信号从显示单元86发送至诸如例如处理器82的处理器。
另外，计算机系统80包括主存储器90，优选的是随机存取存储器(“RAM”)并且还可包括辅助存储器92。例如，辅助存储器92可包括能够以熟知的方式从相应可移动存储介质中读取并且写入相应可移动存储介质的硬盘驱动器94和/或可移动存储驱动器96(例如软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器、闪速存储驱动器等)。可移动存储介质可以是存储计算机可执行软件指令和/或数据的非暂时性计算机可读存储介质。
计算机系统80还可包括能使软件和数据在计算机系统80和外部设备之间传输的通信接口98(诸如例如调制解调器、网络接口(例如以太网卡)、通信端口(例如通用串行总线(“USB”)端口或火线端口)等)。例如，通信接口98可用于在计算机系统80和远程服务器或基于云的存储装置(未示出)之间传输软件或数据。另外，通信接口98可用于在计算机系统80(用作控制单元30)和放射成像装置1的其它组件(诸如例如源21、接收装置22、台架20以及它们的任意子组件)之间传输数据和命令。
一个或多个计算机程序(也称为计算机控制逻辑)被存储在主存储器90和/或辅助存储器92(即可移动存储驱动器96和/或硬盘驱动器94)中。计算机程序还可通过通信接口98被加载至计算机系统80中。计算机程序包括计算机可执行指令，当通过控制器/计算机处理器82执行时，计算机可执行指令使计算机系统80执行例如本文描述的并且至少在图8中示出的过程。因此，计算机程序可控制控制单元30和放射成像装置1的其它组件(例如源21、接收装置22、台架20以及它们的任意子组件)。
现在将进一步描述放射成像装置1(在结构上如上所述)的使用方法的示例性实施例。通常，方法的示例性实施例包括新颖且创新的放射成像过程，其主要包括操作员将患者安排在床40上的定位阶段；操作员为患者准备放射成像过程的至少一个准备阶段；执行检测以验证患者的正确情况的至少一个控制阶段；以及执行至少一个放射成像过程的分析阶段。
特别地，准备阶段和控制阶段以及在本文的另一实例实施例中还有分析阶段被执行同时使患者相对于放射成像装置1基本上保持静止(即不移动患者)，更确切地说，使患者相对于台架20基本上保持静止，更精确地说，保持床40上的患者并且部分地放置在分析区域20b中。更特别地，所述阶段如下所述被执行以便至多涉及患者的微小移动而无需改变患者相对于装置特别是相对于台架20的位置。
现在将参照图8进一步详细地描述放射成像装置1的前述使用方法的示例性实施例。过程起始于步骤S802。
在步骤S804处的初始阶段中，在患者躺在床40上之后，操作员使用控制单元30将台架20放置在工作配置中以及沿轴线20a将台架20平移至待检查的区域。操作员还使用控制单元30选择传送部的中轴线21a相对于床的倾斜度。
在本文中的一个示例性实施例中，操作员在步骤S804期间激活激光器定位系统(包括如在图9a和图9b中示出的激光器72和74)，其投射水平可视标记73以帮助操作员调节患者相对于台架20的高度和倾斜度和/或投射自上而下的标记75，以帮助操作员调节患者相对于台架20的横向位置。
此外在步骤S804中，操作员也可操作控制单元30输入患者信息(例如种类、重量和/或待成像的组织类型)并且可进一步命令控制单元30自动配置放射成像装置1基于患者信息和待执行的成像过程以上述方式来选择适当的放射剂量。因此，在一些的后面的步骤中(特别地步骤S808和S812)，控制单元30可以上述方式配置X射线源21和X射线过滤器76以便基于在那个步骤中的患者信息和待执行的成像过程准备提供适当的放射剂量。
在步骤S805中，操作员(例如通过控制单元30)选择在随后的控制阶段中将要执行的诸如断层扫描、荧光透视或射线摄影术(优选荧光透视)等测试放射成像过程。响应于测试放射成像过程的选择，接收装置22通过控制单元30以上述的方式被相应地配置为第一有效配置或第二有效配置。
特别地，响应于被选择的荧光透视过程，在接收装置22包括第一检测器24、第二检测器25和移动设备26的(图3a-6b中说明的)实施例中，控制单元30将命令发送至移动设备26以相对于源21移动传感器24和25以便将它们安排在第一有效配置中，也就是说，使得仅第一敏感表面24a可被通过源21发射的放射线击中。
在接收装置22采用能够以矩阵模式和线性传感器模式中的一个可选择地操作的平板传感器32f的实施例(图7a和7b)中，步骤S805通过控制单元30来执行，控制单元30响应于操作员通过控制平板传感器32f选择荧光透视过程以在第一有效配置(矩阵模式)下操作其，即，平板传感器32f利用二维敏感表面32g检测通过源21发射的放射线。
接着，在步骤S806处的准备阶段，操作员与床40上的患者一起通过注入造影液和/或将待检查的部分放置在正确位置和/或正确的角度(例如叠加气管上的肩关节)为患者准备放射成像过程。
实际上同时(虽然不一定)，控制阶段在步骤S808处开始，其中操作员使用放射成像装置1通过运行在步骤S805中选择的诸如荧光透视(在一个示例中)等测试放射成像过程产生图像并且通过这些图像从视觉上验证患者的正确状况，也就是说，验证步骤S806的准备阶段已被正确执行。
特别地，在步骤S806中注入造影液的情况下，在步骤S808中，操作员通过由测试放射成像过程即特别是荧光透视获取的图像监测造影液的前进以(在框S810)确定造影液是否已经达到分析区域并且因此确定是否应该执行下一成像过程。特别地，如果造影液还尚未达到分析区域(在框S810中为“否”)，则操作员继续监测(步骤S808)造影液的前进直到它达到所期望的区域，从而指示(即在框S810中为“是”)准备阶段被正确地执行，并且过程可进行到在步骤S812处的分析阶段。
可选地，如果在步骤S808中待检查的部分需要处于一定位置或给定的角度，则操作员基于测试放射成像过程(即荧光透视或放射照相)产生的图像检查患者的一部分是否被正确地定位。详细地，如果在框S810中确定待成像的患者的一部分未处于所需位置，则操作员可在步骤S806处再次执行准备阶段以调节患者的位置或角度并且在步骤808处，操作员可基本上同时执行新的控制阶段以即时验证刚刚放置患者的新位置是否处于所需的位置。
当(基于在步骤808处的控制阶段执行的测试放射成像)在框S810处已经验证条件最佳或最适于开始下一阶段(在框S810处为“是”)，则分析阶段在步骤S812处开始。
在步骤S812中，操作员使用控制单元30选择在分析阶段将要执行的成像过程，作为响应，控制单元30将放射成像装置1特别地接收装置22放置在所需的配置(例如如果断层扫描或荧光透视被选择，则是第一有效配置或如果放射照相被选择，则是第二有效配置)中。此后，操作员执行所需的分析阶段成像过程。
例如，在分析阶段中，操作员可能希望执行断层扫描(也被称为计算机断层扫描)以便产生患者的一部分的三维再现容积或二维断层切片。在另一种情况下，操作员可能希望执行荧光透视以便获得患者的一部分的实时移动图像(这种移动图像也可在例如主存储器90和/或辅助存储器92中获取用于在稍后时间重放)，虽然这个示例不是限制性的，但是实时移动图像用于引导诸如运载部的放置的介入放射过程。在另一种情况中，操作员可能希望执行放射照相以获得患者的至少一部分的高清晰度图像。
仅作为一个非限制性示例，响应于用户选择断层扫描或荧光透视，控制单元30将接收装置22配置成第一有效配置。即，在接收装置22包括第一检测器24、第二检测器25和移动设备26(例如图3a-图6b)的实施例中，控制单元30通过将命令发送至移动设备26以通过旋转检测器24和25或可选地通过其相互平移移动将放射成像装置1放置在第一有效配置(图3a、图4a、图5a或图6a)来响应用户指定放射照相。在接收装置22采用平板传感器32f的示例性实施例中，控制单元30通过控制平板传感器32f在第一有效配置即在具有敏感表面32g的矩阵模式(图7b)下操作来响应断层扫描或荧光透视的选择。如果操作员选择断层扫描，则操作员然后操作控制单元30执行断层扫描过程来获取诸如例如二维断层片或重建三维容积等断层扫描数据。如果操作员选择荧光透视，则操作员操作控制单元30执行荧光透视以获取患者的一部分的实时移动X射线图像。
特别地，在平板传感器24用作第一检测器并且两个线性传感器25b和25c用作第二检测器25的示例性实施例(例如图3a-图5b)中，待分析的患者的一部分大于第一表面24a，第一检测器24例如通过第一致动器26e(或可选择地通过附加线性致动器26d)沿第一方向26f被移动，准直器将放射线聚焦在第一检测器24的新位置上以便允许分析(即获取图像)邻接先前部分的新部分。同样地，在接收装置22采用平板传感器32f的示例性实施例(图7a和7b)中，待分析的表面大于敏感表面32g或32h，平板传感器32f可通过平板运动系统35沿轴线38被平移至一个或多个相邻位置以便允许进一步分析(即获取附加图像)直到待分析的整个主体部分已被成像。
仅作为示例，操作员可能希望在步骤S812中选择在分析阶段中待执行的放射照相。因此，操作员使用控制单元30指定放射照相，并且作为响应，控制单元30将接收装置22配置成第二有效配置。特别地，在接收装置22包括根据在图3a-图6b中说明的示例性实施例中的任何一项的第一检测器24、第二检测器25以及移动设备26的实施例中，控制单元30通过将命令发送至移动设备26以通过旋转检测器24和25或可选地通过其相互平移移动将放射成像装置1放置在第一有效配置(图3a、图4a、图5a或图6a)来响应用户指定放射照相。在接收装置22采用平板传感器32f的示例性实施例中，控制单元30通过控制平板传感器32f在第二有效配置下操作来响应需要第二有效配置的放射照相的选择，即使得平板传感器32f被配置有检测通过源21发射的放射线的一维线性传感器状敏感表面32h(图7b)。
在接收装置22被放置在第二有效配置中后，操作员操作装置1以便执行放射照相过程并获取患者的至少一部分的图像。例如，扫描放射照相过程可如通过控制单元30协调通过平移机构53平移台架20同时使源21发射放射线并且在放射线已经穿过患者之后检测在接收装置22处的放射线来执行，其如在Stoutenburgh等人的申请号为14/323,808、题目为“带有改进传感器的放射成像装置(RADIOLOGICAL IMAGING DEVICE WITH ADVANCEDSENSORS)”的美国专利申请中描述，其全部内容通过引用并入本文。因此，高分辨率的X射线图像可通过操作放射成像装置1执行放射照相过程来提供。
当步骤S812的分析完成时，操作员可通过重复用于所需附加成像过程的步骤S812执行附加成像过程(例如放射照相、断层扫描或荧光透视)。
当操作员已在步骤S812中完成所有需要的分析时，方法在步骤S814处结束。
基于前面描述，可理解的是，本文中描述的至少一些示例性实施例提供可用于在单个装置中执行计算机断层扫描、荧光透视和放射照相的放射成像装置1。
特别地，由于存在具有第一检测器24、第二检测器25和移动设备26的接收装置22或可选地，具有能够通过选择在矩阵模式或线性模式下操作的平板传感器32f的接收装置22，所以通过装置1执行的放射成像过程的类型可以快速的方式来改变。
此外，由于通过创新的移动设备26，在第一有效设置中源21和敏感表面24a之间的距离与在第二有效设置中源21和敏感表面25a之间的距离基本上相同的事实，高质量的断层扫描、荧光透视和放射照相可在放射成像装置中执行，放射成像装置包括接收装置22，其将带有敏感表面24a的平板传感器24b用作第一检测器24以及将带有敏感表面25a的至少线性传感器25b用作第二检测器25。同样地，当放射成像装置1包括采用能够以可通过控制单元30选择的多个独立模式操作的平板传感器32f的接收装置22，其中多个独立模式至少包括矩阵模式(图7a)和线性传感器模式(图7b)时，由于第一有效配置和第二有效配置两者在相同的平板传感器32f上执行的事实，源21和敏感表面32g之间的距离与源21和敏感表面32h之间的距离基本上相同。
另外，放射成像装置1可对患者执行不同的分析而无需移动所述患者，因此，与这种操纵相关联的风险可被降低或基本上最小化。
由于放射成像装置1设有不同检测器24和25的事实，装置1也可以低成本执行放射成像过程。
这种成本降低通过维持敏感表面24a和25a和源21之间的距离在常数允许使用经济且结构更简单的源21的事实被进一步增强，因为它不需要使用特定的调节机构以根据距离调节发射功率。
此外，进一步降低成本可通过移动设备26来实现，移动设备通过有可能快速地改变放射成像装置1的有效配置允许以较快的速度分析。
另外，由于有可能针对每次分析选择最合适的检测器24和25，所以装置1有可能限制或基本上降低或最小化暴露于X射线。
创新的放射成像过程也通过放射成像装置1来提供。当患者处于理想条件下时，分析可与放射成像过程一起被执行，从而限制暴露于放射线和分析成本。特别地，在注入造影液的情况下，当液体处于待分析的身体的一部分中时，放射成像过程允许分析待执行，因此避免由于待分析的部分不存在液体导致的分析质量差的风险。在至少一些其它情况下，当患者的正确位置被认为重要时，通过在执行放射成像过程之前能够检查待分析的部分的位置，当患者处于所需的位置时，放射成像过程才被执行。
另外，通过放射成像装置，过程可在整个过程期间不移动患者的情况下被执行。
在不脱离本发明构思的范围的前提下，可对本文描述的示例性实施例进行变型和改变。如本文描述和要求保护的所有元件可用等价元件代替，示例性实施例的范围包括所有其它细节、材料、形状和尺寸。
另外，应当理解的是，强调本文描述的功能的附图作为示例性实施例被提供。本发明的结构足够灵活和可配置使得它可以除在附图中示出的方式之外的方式被利用(和操纵)。
此外，所附摘要的目的是为了能使美国专利及商标局和不熟悉专利或法律术语和/或用语的普通公众，特别是科学家、工程师和相关领域中的从业者通过粗略检查快速地确定本文公开的技术主题的性质和本质。摘要不旨在以任何方式限制本发明的范围。

Claims (10)

1.一种使用放射成像装置执行患者的至少一部分的放射成像方法，所述方法包括：
执行为所述患者准备至少一个放射成像过程的至少一个准备阶段；
执行包括对所述患者执行至少一个放射成像过程的分析阶段；
在所述分析阶段之前执行包括检查所述至少一个放射成像过程是否被正确地执行的至少一个控制阶段，
其中所述至少一个控制阶段和所述分析阶段被执行同时保持所述患者相对于所述放射成像装置基本上静止。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述检查包括执行荧光透视。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述至少一个准备阶段包括将造影液注入患者内。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述至少一个准备阶段包括将所述患者定位在用于所述分析阶段的至少一个放射成像过程的需要的位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述检查包括将来自被安装在所述放射成像装置的台架上的至少一个定位激光器的至少一个定位引导标记投射至所述患者上，以及
所述至少一个准备阶段包括基于所述至少一个定位引导标记将所述患者定位在用于所述分析阶段的至少一个放射成像过程的需要的位置。
6.根据权利要求3所述的方法，其中所述至少一种放射成像过程选自由荧光透视、断层扫描以及放射照相组成的组。
7.根据权利要求4所述的方法，其中所述至少一种放射成像过程选自由荧光透视、断层扫描以及放射照相组成的组。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一种放射成像过程选自由荧光透视、断层扫描以及放射照相组成的组。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述放射成像装置包括：
源，其发射穿过患者的至少一部分的放射线，所述放射线限定传送部的中轴线；
接收装置，其中所述接收装置包括具有用于接收所述放射线的放射线敏感表面的至少一个平板传感器并且被设置在所述患者相对于所述源的相对侧上，所述平板传感器以至少平板模式和线性传感器模式选择性地可操作，所述平板模式适于执行荧光透视和断层扫描中的至少一种，所述线性传感器模式适于执行放射照相和断层扫描中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述放射成像装置包括：
源，其发射穿过患者的至少一部分的放射线，所述放射线限定传送部的中轴线；以及
接收装置，其接收所述放射线并且被设置在患者相对于所述源的相对侧上，
其中所述接收装置包括：
至少一个平板传感器，其当执行荧光透视和断层扫描中的至少一种时检测放射线，
至少一个线性传感器，当执行放射照相和断层扫描中的至少一种时检测放射线，以及
移动设备，其被设置成相对于所述源移动所述至少一个平板传感器和所述至少一个线性传感器，提供第一有效配置和第二有效配置，在所述第一有效配置中所述放射线击中所述至少一个平板传感器，在所述第二有效配置中所述放射线击中所述至少一个线性传感器，以及
其中在所述第一有效配置中，所述至少一个平板传感器和所述源之间的距离基本上等于在所述第二有效配置中所述至少一个线性传感器和所述源之间的距离。
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