RU2656245C2 - Имитированный пространственный просмотр объекта в реальном времени с различных точек наблюдения - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к имитированному пространственному просмотру объекта в реальном времени. Технический результат - обеспечение пространственной информации пользователю при пониженных требованиях, относящихся к поддержанию конкретного положения, например, относительно трехмерного дисплея, или ношения или активации дополнительных компонентов, таких как трехмерные очки. Предусмотрено формирование электронного пучка (38) от катодного узла (32) в направлении целевой области анода (34) и управление электронным пучком таким образом, что электронный пучок попадает на анод в движущемся фокусном пятне (44), причем электронным пучком управляют таким образом, что фокусное пятно движется по меньшей мере в первом направлении (46) движения, поперечном относительно направления (48) наблюдения. Таким образом, рентгеновское излучение (42) формируют посредством электронного пучка, падающего на движущееся фокусное пятно. Кроме того, предусмотрено обнаружение рентгеновского излучения, по меньшей мере частично проходящего через объект, и формирование соответствующих сигналов обнаружения рентгеновского излучения. Моноскопические двухмерные изображения формируют на основании сигналов обнаружения, причем моноскопические двухмерные изображения относятся к различным точкам наблюдения, определяемым движущимся фокусным пятном. Моноскопические рентгеновские изображения отображают с различных точек наблюдения. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 14 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к рентгеновской трубке для имитированного пространственного просмотра объекта в реальном времени, системе рентгеновской визуализации для имитированного пространственного просмотра объекта в реальном времени, способу обеспечения пространственного просмотра объекта в реальном времени и компьютерному программному элементу, а также к машиночитаемому носителю.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В медицинской визуализации обеспечение пространственной информации полезно для понимания текущей ситуации, например при исследовании объекта, например, пациента. В рентгеновской визуализации предусмотрен стереоскопический просмотр в качестве способа обеспечения пространственного просмотра для трехмерного стереоскопического просмотра объекта в реальном времени. Например, в WO 2010/146504 A1 описана рентгеновская трубка для формирования двух фокусных пятен, обеспечивающая таким образом стереоизображения. Для обеспечения пользователю, так сказать, двух различных изображений, т.е. в виде правого и левого изображений, используют специальные трехмерные дисплеи или трехмерные очки, которые должен использовать, например, хирург. Однако для трехмерного дисплея нужно заданное расстояние между дисплеем и пользователем, смотрящим на дисплей, что на практике подразумевает ограничение перемещения хирурга. Кроме того, в отношении трехмерных очков, пользователь должен носить или по меньшей мере приводить в действие эти очки, например, когда они имеют синхронизированные механизмы затворов.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, существует необходимость обеспечения пространственной информации (информации о глубине в реальном времени) пользователю при сниженных требованиях, касающихся поддержания конкретного положения, например, относительно трехмерного дисплея, или ношения или активации дополнительных компонентов, таких как трехмерные очки или трехмерный дисплей.

Задача настоящего изобретения выполняется объектами независимых пунктов формулы изобретения, причем дополнительные варианты осуществления включены в зависимые пункты формулы изобретения.

Следует отметить, что следующие описанные аспекты изобретения также применимы к рентгеновской трубке для имитированного пространственного просмотра объекта в реальном времени, системе рентгеновской визуализации для имитированного пространственного просмотра объекта в реальном времени, способу обеспечения пространственного просмотра объекта в реальном времени, компьютерному программному элементу и машиночитаемому носителю.

Понятие пространственного просмотра в реальном времени относится к обеспечению пространственной информации, как если бы применяли, например, стереоскопическое наблюдение.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена система рентгеновской визуализации для просмотра объекта в реальном времени в прямой зависимости от движения фокусного пятна, которая содержит рентгеновский источник, рентгеновский детектор, блок обработки и устройство отображения. Рентгеновский источник представляет собой рентгеновскую трубку для просмотра изображения в реальном времени в прямой зависимости от движения фокусного пятна, содержащую катодный узел, анод и средство управления. Катодный узел и анод выполнены с возможностью формирования электронного пучка от катодного узла в направлении целевой области анода для формирования рентгеновского излучения посредством электронов, сталкивающихся с целевой областью. Средство управления выполнено с возможностью управления электронным пучком таким образом, что электроны попадают на анод в движущемся фокусном пятне, обеспечивая движение по меньшей мере в первом направлении движения, поперечном относительно направления наблюдения, по петлевидной траектории. Рентгеновский детектор выполнен с возможностью передачи сигналов обнаружения рентгеновского излучения в блок обработки. Блок обработки выполнен с возможностью формирования моноскопические двухмерные изображения на основании сигналов обнаружения, эти моноскопические двухмерные изображения относятся к различным точкам наблюдения, как определено посредством движущегося фокусного пятна. Устройство отображения представляет собой двухмерный дисплей, выполненный с возможностью представления моноскопических рентгеновских изображений с различных точек наблюдения путём обеспечения последовательности изображений вдоль траектории движения движущегося фокусного пятна таким образом, что последовательность моноскопических двухмерных изображений содержит и производит впечатление пространственной информации в виде информации о глубине в реальном времени.

Согласно примерному варианту осуществления, блок обработки выполнен с возможностью вычисления скользящего среднего значения нескольких изображений от различных движущихся фокусных пятен. Скользящее среднее значение обеспечивают для заданного периода времени.

Согласно примерному варианту осуществления, предусмотрена рентгеновская визуализация с постепенно движущимся фокусным пятном.

Согласно другому примерному варианту выполнения, средство управления выполнено с возможностью обеспечения движения фокусного пятна также по меньшей мере во втором направлении движения, которое поперечно относительно первого направления движения и поперечно относительно направления наблюдения.

Согласно примерному варианту осуществления, катодный узел содержит один катод, и средство управления представляет собой отклоняющее средство, выполненное с возможностью отклонения электронного пучка.

Согласно примерному варианту осуществления, катодный узел содержит множество излучателей из углеродных нанотрубок, причём излучатели из углеродных нанотрубок выполнены с возможностью обеспечения электронного пучка с движущимся положением фокусного пятна. Средство управления предусмотрено в виде узла управления излучателями из углеродных нанотрубок.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен способ обеспечения просмотра изображения объекта в реальном времени в прямой зависимости от движения фокусного пятна в реальном времени, который содержит следующие этапы:

a) формирование электронного пучка от катодного узла в направлении целевой области анода и управление электронным пучком таким образом, что электронный пучок попадает на анод в движущемся фокусном пятне; электронным пучком управляют таким образом, что фокусное пятно движется по меньшей мере в первом направлении движения, поперечном относительно направления наблюдения;

b) формирование рентгеновского излучения посредством электронного пучка, падающего на движущееся фокусное пятно;

c) обнаружение рентгеновского излучения, по меньшей мере частично проходящего через объект, и формирование соответствующих сигналов обнаружения рентгеновского излучения;

d) формирование моноскопических двухмерных изображений на основании сигналов обнаружения, эти моноскопические двухмерные изображения относятся к различным точкам наблюдения, как определено посредством движущегося фокусного пятна;

e) отображение моноскопических рентгеновских изображений с различных точек наблюдения, путём обеспечения последовательности изображений вдоль траектории движения движущегося фокусного пятна таким образом, что последовательность двухмерных изображений содержит и производит впечатление пространственной информации в виде информации о глубине в реальном времени.

Согласно примерному варианту осуществления на этапе e) данные изображения объекта в реальном времени непрерывно отображают для движущихся точек наблюдения, обеспечивая пространственное восприятие объекта.

Согласно примерному варианту осуществления на этапе b) фокусное пятно перемещают по петлевидной траектории.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, движения рентгеновского фокусного пятна во время рентгеновской визуализации обеспечивают информацию в реальном времени о глубине/восприятие глубины посредством размера движения различных объектов. Получаемые траектории движения могут давать врачу информацию в реальном времени о глубине на двухмерном дисплее. Например, знание о том, что детектор и, например, пациент остаются фиксированными и что движется только рентгеновское пятно, помогает воспринимать информацию о глубине интуитивным образом. Объекты, которые близки к детектору, остаются фиксированными. Чем дальше объект от детектора, тем больше движение. Таким образом, когда детектор располагают в направлении врача, а рентгеновский источник от врача, пользователю обеспечивают информацию о глубине интуитивным образом. Согласно дополнительному аспекту, также возможно помещать рентгеновский детектор ниже пациента и рентгеновскую трубку выше пациента. Таким образом, рентгеновские изображения выглядят как результат движений головы врача. Аналогичным также будет случай для противоположного расположения, когда детектор располагают в направлении врача, например, над столом пациента. Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, пространственную информацию обеспечивают без необходимости специального трехмерного дисплея или трехмерных очков. Дополнительное преимущество заключается в том факте, что возможно обеспечение пространственной информации таким путем, который не требует от врача приспособления к трехмерной информации, как это бывает каждый раз, когда смотрят от пациента на трехмерный дисплей и наоборот. Скорее в соответствии с настоящим изобретением обеспечивают двухмерное изображение, причем пространственную информацию обеспечивают посредством просмотра последовательности изображений, то есть благодаря движущемуся фокусному пятну. Таким образом, изображения, которые представлены в соответствии с настоящим изобретением, являются не настоящими «стереоизображениями», а скорее двухмерными изображениями, которые содержат и показывают пространственную информацию с течением времени. Таким образом, можно использовать термин «имитированный стереоскопический просмотр в реальном времени». Кроме того, все врачи (и персонал) способны видеть пространственную информацию, без необходимости всему персоналу носить трехмерные очки. В соответствии с настоящим изобретением, движение фокусного пятна ведет к различной степени движения элементов в зависимости от их пространственного расположения внутри объекта. Как указано выше, объекты, более близкие к рентгеновскому источнику, выглядят иначе, чем объекты на большем расстоянии до рентгеновского источника. Следует отметить, что термин «объект» относится к признакам или другим видимым характеристикам определенных областей или местоположений «объекта», т. е., например, пациента. Двухмерные изображения дают ясную информацию о положении объекта по x и y. Но положение по z (глубина) является неопределенным. Рентгеновские изображения представляют собой поглощательные изображения: ключи глубины, такие как затемнение, отсутствуют. Представление изображений с различных точек наблюдения дает врачу информацию о глубине/восприятие глубины посредством относительного размера движения (или меры размытия) отображаемого объекта, представляющего интерес, относительно других отображаемых объектов (частей).

Эти и другие аспекты изобретения станут видны из вариантов осуществления, описанных далее в настоящем документе, и будут разъяснены со ссылкой на них.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Примерные варианты осуществления изобретения описаны в дальнейшем со ссылкой на следующие чертежи.

На фиг. 1 схематически представлена система рентгеновской визуализации в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 2 представлен примерный вариант осуществления рентгеновской трубки на упрощенной иллюстрации в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 3 представлен дополнительный примерный вариант осуществления рентгеновской трубки в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 4 представлен дополнительный примерный вариант осуществления рентгеновской трубки в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 5 представлен еще один дополнительный примерный вариант осуществления рентгеновской трубки в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 6 представлен дополнительный примерный вариант осуществления рентгеновской трубки в соответствии с настоящим изобретением в виде сверху фокусных пятен, расположенных на вращающемся аноде.

На фиг. 7 представлено сечение рентгеновской трубки с фиг. 6.

На фиг. 8 представлен дополнительный пример рентгеновской трубки в виде в плане сверху.

На фиг. 9 представлено сечение для фиг. 8.

На фиг. 10 схематически проиллюстрирована дополнительная рентгеновская трубка в виде в перспективе.

На фиг. 11 представлен дополнительный примерный вариант осуществления рентгеновской трубки.

На фиг. 12 представлен дополнительный примерный вариант осуществления рентгеновской трубки в комбинации с детектором согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 13 представлены этапы способа для примера способа обеспечения пространственного просмотра объекта в реальном времени в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 14 представлен дополнительный примерный вариант осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 представлена система 10 рентгеновской визуализации для имитированного пространственного просмотра объекта в реальном времени. Система 10 рентгеновской визуализации представлена в виде так называемого узла C-рамы, причем рентгеновский источник 12 и рентгеновский детектор 14 предусмотрены на противоположных концах структуры 16 C-рамы, которую подвижно поддерживает потолочная опора 18. Кроме того, блок 20 обработки показан вместе с устройством 22 отображения. Кроме того, показана опора 24 для поддержки объекта 26, например, стол опоры пациента, поддерживающий пациента.

Кроме того, узел 28 интерфейса вместе с некоторыми мониторами представлен в связи с блоком 20 обработки (дополнительно не показан). Рентгеновский источник представляет собой рентгеновскую трубку 30, которая описана более подробно на дальнейших фиг. Рентгеновский детектор выполнен с возможностью передачи сигналов обнаружения рентгеновского излучения в блок 20 обработки. Блок 20 обработки выполнен с возможностью формирования моноскопических двухмерных изображений на основании сигналов обнаружения, эти моноскопические двухмерные изображения относятся к различным точкам наблюдения, как определено посредством движущегося фокусного пятна. Устройство 22 отображения представляет собой двухмерный дисплей, выполненный с возможностью показывать моноскопические рентгеновские изображения с различных точек наблюдения.

На фиг. 2 представлен пример рентгеновской трубки 30 для имитированного пространственного просмотра объекта в реальном времени. Рентгеновская трубка 30 содержит катодный узел 32, анод 34 и средство 36 управления, которое дополнительно не показано на фиг. 2. Катодный узел 32 и анод 34 выполнены с возможностью формирования электронного пучка 38 от катодного узла 32 в направлении целевой области 40 анода 34 для формирования рентгеновского излучения 42 посредством электронов, сталкивающихся с целевой областью 40. Средство 36 управления выполнено с возможностью управления электронным пучком так, что электроны попадают на анод 34 в движущемся фокусном пятне 44. Средство управления кроме того выполнено с возможностью обеспечения движения фокусного пятна по меньшей мере в первом направлении 46 движения, поперечном относительно направления 48 наблюдения.

Как обозначено пунктирными линиями 38n, электронным пучком управляют, например, отклонят его, в направлении других положений 44n фокусных пятен, обозначенных пунктирными кругами. Таким образом, как результат, предусмотрены различные рентгеновские пучки 42n, которые также показаны пунктирным, соответственно штриховым типом линии. Другими словами, рентгеновская визуализация предусмотрена из множества фокусных пятен вдоль пути движения. В соответствии с настоящим изобретением, предусмотрена рентгеновская визуализация с постепенно движущимся фокусным пятном. Как результат, изображение, показываемое в виде изображения в реальном времени, постоянно меняется в прямой зависимости от движения фокусного пятна.

Таким образом, пользователю, просматривающему обеспечиваемое рентгеновское изображение, обеспечивают впечатление пространственной информации (глубины в реальном времени) посредством комбинирования представленной последовательности двухмерных изображений. Другими словами, пространственное или стереоскопическое наблюдение так сказать имитируют. Имитированное пространственное или стереоскопическое наблюдение также можно обозначать как имитированное трехмерное наблюдение, двухмерное глубинное наблюдение или 2D-плюс наблюдение. Имитированное стереоскопическое наблюдение также можно обозначать как воспринимаемое стереоскопическое наблюдение.

На фиг. 3 представлен дополнительный пример, в котором средство управления выполнено с возможностью обеспечения движения фокусного пятна по меньшей мере также во втором направлении 50 движения, которое является поперечным относительно первого направления 46 движения и поперечным относительно направления 48 наблюдения. Получаемые положения фокусных пятен обозначены только одним примерным положением, обозначенным номер позиции 44a. Конечно, также возможно множество положений, например, также посредством комбинирования первого и второго движения.

Первое направление движения также можно обозначать как первое стереонаправление, а второе направление движения можно обозначать как второе стереонаправление. Первое стереонаправление также обозначают как горизонтальное направление, а второе стереонаправление обозначают как вертикальное направление, которые дополнительно объяснены ниже, например, по отношению к фиг. 6, 7 и фиг. 8, 9.

На фиг. 4 представлен пример, в котором катодный узел 32 содержит один катод 52, и средство управления представляет собой отклоняющее средство 54, выполненное с возможностью отклонения электронного пучка. Например, отклонение обеспечивают электростатическими или электромагнитными средствами. Таким образом обеспечивают движущиеся положения фокусных пятен.

На фиг. 5 представлен другой примерный вариант осуществления, в котором катодный узел 32 содержит множество излучателей 56 из углеродных нанотрубок, которые выполнены с возможностью обеспечения электронного пучка 58 с движущимся положением фокусных пятен. Только в качестве примера, вторая геометрическая форма/направление электронного пучка показана пунктирными линиями и номером позиции 58a. Конечно, другие геометрические формы/направления также предусмотрены. В излучателях 56 из углеродных нанотрубок могут быть предусмотрены управляющие или направляющие электроды 60 и структура 62 затвора для того, чтобы управлять излучателями из углеродных нанотрубок так, чтобы в различные целевые пятна или целевые области можно было бить соответствующим электронным пучком для формирования другого рентгеновского излучения 42, 42i. В другом варианте осуществления предусмотрено множество управляемых катодов вместо одного управляемого катода, как на фиг. 5, для того, чтобы создавать движущийся рентгеновский источник (фокусное пятно).

На фиг. 6 и 7 представлен другой пример, в котором анод 34 выполнен в виде вращающегося анодного диска. На фиг. 6 представлен вид сверху с расположением различных положений фокусных пятен, а на фиг. 7 представлено сечение. На аноде 34 предусмотрена наклонная область 64 фокальной дорожки, которая обеспечивает различные высоты для положения фокусных пятен. Как можно видеть, в области 64 фокальной дорожки предусмотрена возрастающая степень наклона. Вместо наклонной поверхности с постоянной степенью наклона, т.е. с одним и тем же углом на всем протяжении поверхности, как обозначено пунктирной линией 66, поверхность представляет собой, когда начинается на внешнем крае и движется в направлении внутренней части в направлении оси 68 вращения, поверхность, которая движется от пунктирной линии 66, таким образом представляя возрастающую степень наклона. Электронный пучок обозначен стрелкой 70, упирающейся в поверхность анода. На пересечении пунктирной линии, представляющей электронный пучок, эта пунктирная линия обозначена номером позиции 72, и поверхности анода, это пересечение обозначено номером позиции 74, находится высота положения фокусного пятна, а именно высота точки 74, причем высота относится к направлению 76 y, которое выровнено параллельно оси 68 вращения и, таким образом, перпендикулярно направлению 48 наблюдения, которое также обозначают как направление r. Для сравнения, также помечено пересечение 78 направления 72 электронного пучка и пунктирной линии 66, которое будет представлять высоту фокусного пятна в случае постоянной степени наклона. Посредством проецирования пунктирных линий на вид сверху на фиг. 6, следующее становится видимым. Первая пометка 80 представляет первое положение фокусного пятна на так сказать нижней части области 64 фокальной дорожки. Вторая пометка 82 представляет положение второго фокусного пятна для того, чтобы достичь высоты точки 78 пересечения. Первая стрелка 84 представляет высоту, которая будет достигнута в случае постоянной степени наклона. Вторая стрелка 85 представляет высоту, которую достигают из-за возрастающей степени наклона. Таким образом, возрастающая степень наклона обеспечивает прибавку дельты 86 к высоте без какого-либо дополнительного расширения в направлении r. Другими словами, по сравнению с постоянным, т.е. линейным профилем наклона, возрастающая степень наклона обеспечивает уменьшенную радиальную протяженность фокальной дорожки для обеспечения схожих высот фокусного пятна (движение по y или отклонения по y).

Следует отметить, что аспекты на фиг. 6 и 7, а также признаки, отмеченные и объясненные в отношении фиг. с 8 до 11, описаны по отношению к признаку анода, представляющего собой вращающийся анодный диск. Однако также предусмотрено наличие не вращающегося анодного диска со схожими признаками. Кроме того, также отмечено, что также признаки на предыдущих фиг., например, на фиг. с 2 до 5, можно комбинировать с вращающимся анодным диском, несмотря на то, что в явной форме не показано.

Согласно дополнительному примеру, как показано на фиг. 8 и 9, анод представляет собой вращающийся анодный диск с краевой частью 88, который имеет усеченное сечение с возрастающей степенью наклона, т.е. наклонную область 64 фокальной дорожки. Фокусное пятно предусмотрено на фокальной дорожке, расположенной на краевой части.

Например, фокусное пятно перемещают по петлевидной траектории 90, как показано на фиг. 8, для чего показано множество положений 92 фокусного пятна. Однако также могут быть предусмотрены другие пути движения, такие как качающееся движение, или прямолинейный путь движения, и конечно все другие геометрические композиции. Дополнительно отмечено, что на фиг. 8 представлены только некоторые из множества положений фокусного пятна для лучшей наглядности. Конечно, также могут быть предусмотрены промежуточные положения. Стрелка 94 показывает петлевидное непрерывное движение фокусного пятна по траектории 90.

На фиг. 8 представлен вид сверху фокусных пятен на поверхности анода, а на фиг. 9 представлено сечение.

На фиг. 10 представлен вид в перспективе с петлевидной траекторией 90, спроецированной на усеченное сечение поверхности.

На фиг. 11 схематически проиллюстрировано направление 92 наблюдения, так сказать, центрального пучка и множество направлений 95 наблюдения для пучков вдоль пути движения.

Согласно дополнительному примеру, «наклон фокальной дорожки» относится к наклону по отношению к направлению наблюдения. Например, степень наклона уменьшается в направлении наблюдения.

На фиг. 12 схематически представлен принцип движения рентгеновского фокусного пятна. Показаны первое положение 100 фокусного пятна и получаемые проекции, соответственно проекционные точки множества признаков 102, 104, 106 и 108, распределенные пространственным образом, например, обнаруженные объекты внутри пациента. Следовательно, множество соединительных линий 110 показаны начинающимися от местоположения 100 первого фокусного пятна, проходящими через соответствующий объект 102, и т.д., и указывающими на определенное положение 112 на схематически указанном рентгеновском детекторе 114.

Посредством перемещения фокусного пятна из первого положения 100 во второе положение 116, это движение показано стрелкой 117 движения, соединительные линии между фокусным пятном и соответствующими объектами 102 и т.д. будут слегка повернуты вокруг местоположения соответствующего объекта. Эти соединительные линии показаны пунктирной линией и обозначены номером позиции 118. Как можно видеть, это будет вести к дополнительно смещенному положению 120 на детекторе 114. Смещающий вектор показан соответствующей стрелкой 122 для первого объекта 102, второй стрелкой 124 для второго объекта 104, третьей стрелкой 126 для третьего объекта 106 и четвертой стрелкой 128 для четвертого объекта 108. Таким образом, рентгеновские проекции объектов или точек близко к детектору 114 близки друг к другу, даже несмотря на то, что рентгеновское фокусное пятно переместили из первого положения 100 во второе положение 116. Для точек объекта далеко от детектора, т.е. ближе к рентгеновскому источнику, соответствующие рентгеновские проекции на детекторе 114 более удалены друг от друга.

В так называемом случае по умолчанию, когда детектор близко к врачу, объекты, более близкие к врачу, будут появляться с меньшей траекторией движения. Конечно, в обратной конфигурации соответствующие результаты также будут обратными. Таким образом, в случае расположения рентгеновского источника в направлении врача и расположения рентгеновского детектора вдали от врача, это ведет к тому, что чем дальше объект от врача, тем меньше траектория движения объекта. Таким образом, перемещение рентгеновского фокусного пятна дает информацию в реальном времени о глубине посредством размера движения различных объектов. Движение пятна можно осуществлять во всех направлениях, или постепенно посредством промежуточной регистрации во время движения пятна. Конечно, также может быть предусмотрено переключение.

Посредством обеспечения движущегося фокусного пятна, пользователь может извлекать пространственную информацию о представленном изображении в реальном времени, несмотря на то, что показанные изображения не является настоящими стереоскопическими изображениями, т.е. они не являются левым и правым изображением, полученными из двух различных фокусных пятен одновременно и обеспеченными пользователю в одно и то же время. Таким образом, несмотря на то, что изображения обеспечивают в виде двухмерных изображений в соответствии с настоящим изобретением, пространственная информация тем не менее видна пользователю посредством обеспечения последовательности изображений вдоль пути движения с использованием движущегося фокусного пятна. Различные расстояния признаков, представленных на одном изображении, ведут к различным смещениям или движениям на следующем изображении, когда перемещают фокусное пятно. Таким образом, пользователю обеспечивают информацию о глубине в отношении исследуемого объекта.

На фиг. 13 представлен способ 200 обеспечения пространственного просмотра объекта в реальном времени, содержащий следующие этапы: на первом этапе 210 формируют электронный пучок от катодного узла в направлении целевой области анода, и электронным пучком управляют, например, отклоняют его, таким образом, что электронный пучок попадает на анод в движущемся фокусном пятне. Электронным пучком управляют, например, отклоняют его, так, что фокусное пятно движется по меньшей мере в первом направлении движения, поперечном относительно направления наблюдения. На втором этапе 212 рентгеновское излучение формируют посредством электронного пучка, падающего на движущееся фокусное пятно. На третьем этапе 214 обнаруживают рентгеновское излучение, по меньшей мере частично проходящее через объект, и формируют соответствующие сигналы обнаружения рентгеновского излучения. На четвертом этапе 216 формируют моноскопические двухмерные изображения на основании сигналов обнаружения, эти моноскопические двухмерные изображения относятся к различным точкам наблюдения, как определено посредством движущегося фокусного пятна. На пятом этапе 218 отображают моноскопические рентгеновские изображения с различных точек наблюдения.

Первый этап 210 также обозначен как этап a), второй этап 212 как этап b), третий этап 214 как этап c), четвертый этап 216 как этап d) и пятый этап 218 как этап e).

Например, изменение данных изображения содержит постепенное изменение содержания изображения.

Согласно дополнительному примеру, на этапе e) данные изображения объекта в реальном времени непрерывно показывают для движущихся точек наблюдения, обеспечивающих пространственное восприятие объекта.

Как показано на фиг. 14, для отображения вычисляют скользящее среднее значение 220 нескольких изображений от различных движущихся фокусных пятен на первом подэтапе 222, на котором обеспечивают скользящее среднее значение для определенного периода времени. Затем на втором подэтапе 224 отображают вычисленное среднее значение. Таким образом обеспечивают различное размытие для различных путей объекта, обеспечивая таким образом пользователю пространственную информацию.

Согласно дополнительному примеру (не показан), на этапе b) фокусное пятно перемещают по петлевидной траектории.

Согласно другому примеру (также не показанному), рентгеновский детектор помещают под пациентом, а рентгеновскую трубку помещают над пациентом. Таким образом, рентгеновские изображения выглядят как результат движений головы врача. Используя достаточную область визуализации, представляющую интерес, в этой конфигурации можно ограничивать рентгеновское рассеяние.

Двухмерные изображения дают ясную информацию о положении объекта по x и y. Но положение по z (глубина) является неопределенным. Рентгеновские изображения представляют собой поглощательные изображения: ключи глубины, такие как затемнение, отсутствуют. Представление изображений с различных точек наблюдения дает врачу информацию о глубине/восприятие глубины посредством относительного размера движения (или количества размытия) отображаемого объекта, представляющего интерес, относительно других отображаемых объектов (частей).

В другом примерном варианте осуществления настоящего изобретения предусмотрена компьютерная программа или компьютерный программный элемент, отличающиеся тем, что выполнены с возможностью выполнения этапов способа согласно одному из предшествующих вариантов осуществления в подходящей системе.

Следовательно, компьютерный программный элемент можно хранить в вычислительном блоке, который также может представлять собой часть варианта осуществления настоящего изобретения. Этот вычислительный блок можно адаптировать для того, чтобы осуществлять или вызывать осуществление этапов способа, описанного выше. Кроме того, его можно адаптировать для управления компонентами описанного выше устройства. Вычислительный блок можно адаптировать для управления автоматически и/или для того, чтобы исполнять приказы пользователя. Компьютерную программу можно загружать в рабочую память процессора данных. Процессор данных таким образом можно оборудовать для того, чтобы осуществлять способ по изобретению.

Этот примерный вариант осуществления изобретения покрывает как компьютерную программу, которая прямо с начала использует изобретение, так и компьютерную программу, которая посредством обновления превращает существующую программу в программу, которая использует изобретение.

Кроме того, компьютерный программный элемент может быть способен обеспечивать все необходимые этапы для выполнения процедуры примерного варианта осуществления способа, как описано выше.

Согласно другому примерному варианту осуществления настоящего изобретения представлен машиночитаемый носитель, такой как CD-ROM, причем машиночитаемый носитель имеет сохраненный на нем компьютерный программный элемент, причем этот компьютерный программный элемент описан в вышеприведенном разделе.

Компьютерную программу можно хранить и/или распространять на подходящем носителе, таком как оптический запоминающий носитель или твердотельный носитель, поставляемый вместе с другим аппаратным обеспечением или в качестве его части, но также можно распространять в других формах, например, через интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы.

Однако компьютерная программа также может быть передана через сеть, такую как Интернет, и может быть загружена в рабочую память процессора данных из такой сети. Согласно дополнительному примерному варианту осуществления настоящего изобретения предусмотрен носитель для обеспечения доступности компьютерного программного элемента для загрузки, причем компьютерный программный элемент выполнен с возможностью осуществления способа согласно одному из вышеописанных вариантов осуществления изобретения.

Следует отметить, что варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на различные объекты изобретения. В частности, некоторые варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты формулы изобретения о способе, тогда как другие варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты формулы об устройстве. Однако специалист в данной области поймет из приведенного выше и последующего описания, что, пока не сообщено иное, в дополнение к какой-либо комбинации признаков, относящихся к одному типу объекта изобретения, также какую-либо комбинацию между признаками, относящимися к различным объектам изобретения, считают раскрытой с использованием этой заявки. Однако можно комбинировать все признаки, обеспечивая синергические эффекты, которые представляют собой больше чем просто суммирование признаков.

Хотя изобретение иллюстрировано и описано подробно на рисунках и в приведенном выше описании, такие иллюстрации и описание следует рассматривать как иллюстративные или примерные, а не ограничивающие. Изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Другие вариации раскрытых вариантов осуществления могут понять и осуществлять специалисты в данной области при практическом осуществлении описываемого в заявке изобретения, изучив чертежи, описание и зависимые пункты формулы изобретения.

В формуле изобретения слово «содержит» не исключает другие элементы или этапы, а форма единственного числа не исключает множества. Один процессор или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Сам факт того, что определенные средства перечислены в различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетание этих средств не может быть использовано с достижением преимущества. Какие-либо ссылочные позиции в формуле изобретения не следует толковать в качестве ограничения объема.

Claims (33)

1. Система (10) рентгеновской визуализации для просмотра объекта в реальном времени в прямой зависимости от движения фокусного пятна, содержащая:

рентгеновский источник (12);

рентгеновский детектор (14);

блок (20) обработки и

устройство (22) отображения;

причем рентгеновский источник представляет собой рентгеновскую трубку (30) для просмотра изображения в реальном времени в прямой зависимости от движения фокусного пятна, содержащую:

катодный узел (32);

анод (34) и

средство (36) управления;

причем катодный узел и анод выполнены с возможностью формирования электронного пучка (38) от катодного узла в направлении целевой области (40) анода для формирования рентгеновского излучения (42) посредством электронов, сталкивающихся с целевой областью; и

причем средство управления выполнено с возможностью управления электронным пучком таким образом, что электроны попадают на анод в движущемся фокусном пятне (44), обеспечивая движение по меньшей мере в первом направлении (46) движения, поперечном относительно направления (48) наблюдения, по петлевидной траектории;

причем рентгеновский детектор выполнен с возможностью передачи сигналов обнаружения рентгеновского излучения в блок обработки;

причем блок обработки выполнен с возможностью формирования моноскопических двухмерных изображений на основании сигналов обнаружения, причем моноскопические двухмерные изображения относятся к различным точкам наблюдения, определяемым движущимся фокусным пятном; и

при этом устройство отображения представляет собой двухмерный дисплей, выполненный с возможностью отображения моноскопических рентгеновских изображений из различных точек наблюдения путём обеспечения последовательности изображений вдоль траектории движения движущегося фокусного пятна таким образом, что последовательность моноскопических двухмерных изображений содержит и производит впечатление пространственной информации в виде информации о глубине в реальном времени.

2. Система рентгеновской визуализации по п. 1, в которой предусмотрена рентгеновская визуализация с постепенно движущимся фокусным пятном.

3. Система рентгеновской визуализации по одному из пп. 1 или 2,

в которой катодный узел содержит один катод (52) и

в которой средство управления представляет собой отклоняющее средство (54), выполненное с возможностью отклонения электронного пучка.

4. Система рентгеновской визуализации по одному из пп. 1 или 2, в которой катодный узел содержит множество излучателей (56) из углеродных нанотрубок, причем излучатели из углеродных нанотрубок снабжены управляющими или направляющими электродами и структурой затвора для управления излучателями из углеродных нанотрубок для обеспечения электронного пучка с движущимся положением фокусного пятна; и

при этом средство управления предусмотрено в виде узла управления излучателями из углеродных нанотрубок.

5. Система рентгеновской визуализации по п. 1, в которой движущееся фокусное пятно имитирует движение головы пользователя.

6. Способ (200) обеспечения просмотра изображения объекта в реальном времени в прямой зависимости от движения фокусного пятна, содержащий следующие этапы, на которых:

a) формируют (210) электронный пучок от катодного узла в направлении целевой области анода и управляют электронным пучком таким образом, что электронный пучок попадает на анод в движущемся фокусном пятне;

причем электронным пучком управляют таким образом, что фокусное пятно движется по меньшей мере в первом направлении движения, поперечном относительно направления наблюдения;

b) формируют (212) рентгеновское излучение посредством электронного пучка, сталкивающегося с движущимся фокусным пятном, причем фокусное пятно перемещают по петлевидной траектории;

c) обнаруживают (214) рентгеновское излучение, по меньшей мере частично проходящее через объект, и формируют соответствующие сигналы обнаружения рентгеновского излучения;

d) формируют (216) моноскопические двухмерные изображения на основании сигналов обнаружения, причем моноскопические двухмерные изображения относятся к различным точкам наблюдения, определяемым движущимся фокусным пятном; и

e) отображают (218) моноскопические рентгеновские изображения из различных точек наблюдения путём обеспечения последовательности изображений вдоль траектории движения движущегося фокусного пятна таким образом, что последовательность двухмерных изображений содержит и производит впечатление пространственной информации в виде информации о глубине в реальном времени.

7. Способ по п. 6, в котором на этапе e) данные изображения объекта в реальном времени непрерывно отображают для движущихся точек наблюдения, обеспечивая пространственное восприятие объекта.

8. Способ по п. 6 или 7,

в котором для отображения вычисляют скользящее среднее значение (220) нескольких изображений от различных движущихся фокусных пятен (222) и

в котором скользящее среднее значение предусмотрено для определенного периода времени.

9. Машиночитаемый носитель, на котором сохранен компьютерный программный элемент для управления системой рентгеновской визуализации по одному из пп. 1-5, который при исполнении блоком обработки выполнен с возможностью осуществления способа по одному из пп. 6-8.

Images