TWI531356B - 一種三維造影掃描系統 - Google Patents

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TWI531356B
TWI531356B TW103134914A TW103134914A TWI531356B TW I531356 B TWI531356 B TW I531356B TW 103134914 A TW103134914 A TW 103134914A TW 103134914 A TW103134914 A TW 103134914A TW I531356 B TWI531356 B TW I531356B
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詹美齡
曾聖彬
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行政院原子能委員會核能研究所
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Description

一種三維造影掃描系統
本發明是有關於一種三維造影掃描系統,特別是有關於一種可視待測物特性選擇最適當之掃描模式,以有限部份角度的穿透投影數據獲得最佳影像之電腦斷層造影掃描系統。
一般穿透式造影儀方法主要為2D平面造影(如胸腔X光前後部位造影)、或光源與偵檢器共弧共圓運動之CT(電腦斷層造影掃描,Computed Tomography)完整3D角度造影。以放射醫學X光造影為例,2D造影缺乏深度資訊,各深度之組織器官重疊,造成細微構造難以辨識,例如胸腔造影時之若病灶位於心臟前後、中膈腔、橫膈、脊椎等位置即不易判讀。CT採用360度全角度之造影方式,雖可提供完整之斷層影像,但其高費用(約一般放射攝影之十倍)與高劑量(數十倍至百倍),使其不可能成為診斷之第一線檢查工具。根據NCRP(美國輻射防護與測量委員會,National Council on Radiation Protection)第160號報告,美國25年來平均每人每年有效劑量,由1980年的3.1mSv(毫西弗)增加至2006年5.5mSv,這增加主要來自醫學用途,由0.5mSv增至3.0mSv。25年來,美國醫學影像的輻射劑量增加了6倍,而輻射劑量貢獻主要來自X光CT,如何努力於輻射劑量風險最小化且不犧牲影像品質與醫學效益,是放射影像技術發展趨勢。
為此,除上述2D平面造影、CT造影方法外,近年發展出採用有限角度之掃描造影方式,稱為數位斷層合成造影術。因為僅獲得部份角度之投影資訊,我們認為對於不同造影部位應選擇適當的造影掃描方向。透過先期造影實驗,此論點獲得證實,電腦斷層合成造影掃描方向對不同結構待測物有顯著影響。電腦斷層 合成造影空間解析度具方向性,此與CT影像的等向(isotropic)空間解析度明顯不同,由此可見造影系統具有多方向掃描的重要性。但習用具斷層合成造影功能之通用型X光機僅有縱長向掃描,單一方向掃描設計不能滿足所謂通用型X光機對不同造影部位或多樣之待測物造影的需求。
一般放射影像主要有三種需求,二維造影、時間動態fluoroscopy造影及CT造影。對通用型X光機而言,一般具有前兩項功能但不具有CT功能。近年來因為數位影像偵檢器發展愈發成熟,少數廠牌如GE、Shimadzu再添增數位斷層合成造影功能。有別於360度完整角度掃描之CT造影,斷層合成掃描造影僅取得部分角度之投影資訊,掃描軌跡方向將影響造影結果。目前具有斷層合成掃描功能之造影機台皆僅有單一方向掃描設計(最常見者為縱長向),單一方向掃描無法滿足不同待測物特性需求。
就習知專利而言,具斷層合成掃描功能之通用型X光機,例如美國專利US6,632,019,其X光源固定於支架上,影像偵檢器置於床台下,以連動方式隨著X光源平行於床台方向移動,掃描方向僅有縱長向。至於進行站姿造影時,該案揭露將前述第一組X光源與影像偵檢器往頭或腳的方向撤離,再利用架設於頭頂上之活動軌道第二組X光源與第二組置於床台下方之影像接收器進行造影,且固定影像接收器之支架可以手動的方式依床台長軸方向移動。總之,無論躺姿或站姿模式,US6,632,019案之掃描方向皆為縱長向。
其次,如美國專利US5,734,694所示之另一種具斷層合成掃描功能的通用型X光機,造影機台可選擇傳統造影模式或斷層合成造影模式。在傳統造影模式時,可以控制在吊掛裝置上之X光源依床台長軸方向移動或垂直方向進行升降,可操作在3種模式,包含(1)固定影像偵檢器的裝置與吊掛X光源之裝置以連動的方式移動。(2)吊掛X光源之裝置隨著床台升降,保持固定的造影距離。(3)吊掛X光源之裝置跟隨在牆上或支架上之固定影像偵檢器的裝置垂直移動。在斷層合成造影模式時,固定影像偵檢器的裝置與 吊掛X光源之裝置以相反方向移動,X光源可以改變角度,以保持光源垂直正對影像偵檢器,其斷層合成造影掃描方向為縱長向。
總而言之,CT採用360度全角度之造影,雖然能以非破壞性方式清晰呈現待測物斷層切面影像,但CT輻射劑量高,因此努力採取減少CT輻射,包括減少不必要的輻照次數,在醫界是重要議題。有限角度之掃描造影方式成像為降低輻射劑量的一種手段,因掃描時僅獲得非完整角度之投影數據,為免犧牲影像品質,對於不同造影部位選擇適當的掃描方向將格外重要,但目前通用型X光機具有斷層合成造影功能者之掃描方向皆僅考慮縱長方向,卻無橫軸向等其他掃描方向且無完整角度或接近完整角度之CT掃描造影功能。
本發明提出一種三維造影掃描系統,可視待測物特性選擇最適當之掃描模式,以少角度的穿透投影數據獲得最佳影像。
在一實施例中,本發明提出一種三維造影掃描系統,其包括一檢測平台、一龍門架、一發射源、一感測器以及一處理單元,檢測平台用以支撐一待測物;龍門架可移動地設置於該檢測平台之一側;發射源可移動地設置於該龍門架,用以發出一輻射束或一陣列輻射束或光束或一陣列光束;感測器可移動地設置於該檢測平台相對於支撐該待測物之一側,用以接收從該發射源所發射的輻射束或光束;處理單元與該龍門架、該發射源、該感測器電性耦合,用以控制該龍門架、該發射源、該感測器移動。
2‧‧‧三維造影掃描系統
20‧‧‧檢測平台
200‧‧‧第一移動
201‧‧‧第六移動
202‧‧‧第七移動
21‧‧‧龍門架
210‧‧‧弧形龍門架
211‧‧‧第二移動
212‧‧‧L形龍門架
2120‧‧‧第一龍門架
2121‧‧‧第二龍門架
2122‧‧‧導軌
213‧‧‧下龍門架
214‧‧‧第四移動
22‧‧‧發射源
221‧‧‧線性驅動裝置
220、220a、220b‧‧‧發射源的中心軸線位於不同的轉動位置
23‧‧‧感測器
230‧‧‧第三移動
231‧‧‧第五移動
24‧‧‧處理單元
25‧‧‧弧形導軌
26‧‧‧線性移動部件
27‧‧‧轉動驅動部件
270‧‧‧第一電動機
271‧‧‧固定板
272‧‧‧第二電動機
28‧‧‧驅動部件
29‧‧‧第一轉動驅動部件
290‧‧‧升降驅動單元
291‧‧‧轉動驅動單元
4‧‧‧支撐裝置
40‧‧‧第二轉動驅動部件
41‧‧‧支撐結構
42‧‧‧感測器支撐器
43‧‧‧導軌
5‧‧‧待測物
90‧‧‧第一區域
91‧‧‧第二區域
92‧‧‧曲線
93‧‧‧移動軌跡
94‧‧‧特定之移動軌跡
95a‧‧‧第一軌跡
95b‧‧‧第二軌跡
96a‧‧‧第三軌跡
96b‧‧‧第四軌跡
97‧‧‧Z字型移動軌跡
990‧‧‧第一弧形移動
991‧‧‧第二弧形移動
ωx‧‧‧第一轉動
ωy‧‧‧第二轉動
Wx‧‧‧第三轉動
Wy‧‧‧第四轉動
Wz‧‧‧第五轉動
圖1為本發明三維造影掃描系統第一實施例之結構示意圖。
圖2A及圖2B為本發明第一實施例之發射源之轉動示意圖。
圖3為本發明第一實施例之龍門架之結構示意圖。
圖4A為本發明三維造影掃描系統第二實施例之結構示意圖。
圖4B為本發明三維造影掃描系統第三實施例之結構示意圖。
圖4C為本發明三維造影掃描系統第四實施例之結構示意圖。
圖4D及圖4E為本發明不同實施例之發射源之移動軌跡之示意圖。
圖5A-5C為本發明不同實施例之發射源之線性移動軌跡之示意圖。
圖6A為由本發明三維造影掃描系統第三實施例衍生而出之另一實施例,其感測器可以一特定軸為中心而轉動;以及圖6B-6C為圖6A之實施例之感測器位於不同偵測角度之結構示意圖。
請參閱圖1所示本發明三維造影掃描系統第一實施例之示意圖。三維造影掃描系統2包括一檢測平台20、一龍門架21、一感測器23以及一處理單元24。龍門架21具有一發射源22,其中發射源22可移動地設置於龍門架21上。檢測平台20在檢測模式中用於支撐一待測物,其中被檢測的待測物可以是患者或是物體,其可根據操作者的需求而定。檢測平台20可以是一個固定的平台,或是藉由一驅動部件電性耦合於處理單元24與檢測平台20,並且驅動檢測平台20以執行在圖1所示的坐標系中沿Y軸方向移動的第一移動200,X軸、Y軸與Z軸為兩兩相互垂直之三個軸方向。其中驅動部件可以是電動機的組合、螺桿或導軌,但不以此為限。在本實施例中,處理單元24可以是具有信號處理和控制功能的裝置,例如一組電腦、一組可程式控制器(Programmable Controller)或兩者的組合。值得注意的是,處理單元24可以提供一個使用者操作介面給操作者,可用以控制檢測平台20的第一移動200,其中,使用者操作介面可以是觸控面板,或是顯示器與圖形使用者介面及使用者輸入部件的組合,例如鍵盤和滑鼠。
於本實施例中,龍門架(gantry frame)21設置在檢測平台20的一側(單臂,openside),然亦可於檢測平台20兩側各設有一龍門架21(雙臂式結構)。龍門架21具有一弧形龍門架210橫向地跨設於該檢測平台20。弧形龍門架210更具有一弧形導軌25設置在其上。在一實施例中,弧形導軌25電性耦合於處理單元24,弧形導軌25可為弧線形電動機,但並不侷限於此。發射源22耦合於弧形導軌25,以使發射源22可以被弧形導軌25所驅動而沿著弧形 龍門架210移動,並且發射源22可以沿橫向方向掃描設置於檢測平台20上的待測物。在本實施例中,橫向方向指的是在圖1所示的X軸方向。此外,弧形導軌25可以被處理單元24所控制,而操作者可以操作在處理單元24中的使用者操作介面,以確定發射源22的移動目的地。
發射源22電性耦合於處理單元24,以使發射源22可以從處理單元24接收一操作指令而發射一輻射束(a radiation beam)或一輻射束陣列(a radiation beam array)或一光束(an optical light beam)或一光束陣列(an optical light beam array)照射到檢測平台20上的待測物。在本實施例中,發射源22可以是一輻射源,例如X射線源(x-ray source),來自一個X光管或者是一X光管陣列。或者,發射源22可以是γ射線源(gamma ray source)或雷射射線源(laser ray source)或雷射射線源陣列(laser ray array)。請參閱圖2A及圖2B所示本發明第一實施例之發射源之轉動示意圖。發射源22耦合於一轉動驅動部件27,以使得發射源22於一有限之角度範圍內,可以X軸為中心進行一第一轉動ωx,或以Y軸為中心進行一第二轉動ωy。於本實施例中,轉動驅動部件27可進行X軸與Y軸的轉動,轉動驅動部件27具有一第一電動機270、一固定板271及一第二電動機272。第一電動機270耦合於發射源22且電性連結於處理單元24,固定板271耦合於第一電動機270。第二電動機272耦合於固定板271且電性耦合於處理單元24。第一電動機270與第二電動機272可以被處理單元24的控制指令所驅動而作出轉動的響應。值得注意的是,轉動驅動部件27並不限定於圖2A所示的實施例,可由本領域具有通常知識之人士依所需而設計。
如圖2A所示,第一區域90是指以發射源22的中心軸線作第一轉動ωx的移動範圍,而第二區域91是指以發射源22的中心軸線作第二轉動ωy的移動範圍。如圖2B所示進一步對於發射源22以X軸為中心所作的第一轉動ωx之說明,其中,標號220、220a與220b是指發射源22的中心軸線位於不同的轉動位置。其中,圖2A與2B的坐標系統可根據操作者的需要來定義,並不侷限於 本發明的限制。由於發射源22可以沿著弧形龍門架210移動且被驅動而轉動,因此發射源22的移動軌跡會成為一種弧形移動軌跡,從而檢測時能夠在不同角度下發射輻射束或光束照射到待測物,穿過待測物的輻射束或光束被感測器接收,而檢測數據經前處理(preprocessing)、影像重建(image reconstruction)與後處理(post processing)建構為斷層合成影像(tomosynthesis image),可提供檢測人員或醫生作出決定或判斷。
請參閱圖1與圖3所示,也可以藉由驅動部件28電性耦合於處理單元24,以驅動龍門架21線性移動,其中,龍門架21可沿著Y軸方向進行第二移動211。驅動部件28可採用本技術領域人士熟知的機構,例如電動機的組合、螺桿或導軌,但不以此為限。此外,也可以藉由第一轉動驅動部件29電性耦合於處理單元24,以驅動龍門架21可以X軸為中心進行一第三轉動Wx。在本實施例中,第一轉動驅動部件29具有一升降驅動單元290,可將電動機耦合於龍門架21,藉此可使龍門架21可以被處理單元24的輸入指令所驅動而作出沿Z軸的上升或下降響應,使龍門架21可沿著Z軸方向進行第四移動214。第一轉動驅動部件29具有一轉動驅動單元291,例如可將電動機耦合於龍門架21,藉此可使龍門架21可以被處理單元24的輸入指令所驅動而作出以X軸為中心而轉動的響應。其中,雖然圖3僅說明一個第一轉動驅動部件29用於驅動龍門架21以X軸為中心而轉動,但在本領域的技術人員也可以安排另一個轉動驅動部件以驅動龍門架21,以執行以Y軸為中心進行一第四轉動Wy,或以Z軸為中心進行一第五轉動Wz。例如,龍門架21更可以具有一可轉動地耦合於弧形龍門架210之下龍門架213。也可以於下龍門架213設置一驅動單元(例如一電動機),並可以被處理單元24的控制指令所安排以提供一轉動功率的響應,從而使弧形龍門架210可以Z軸為中心而轉動至所需的位置。值得注意的是,操作者可以藉由在處理單元24內的使用者操作介面而控制龍門架21的轉動角度與移動目的地。
請再參閱圖1所示,感測器23設置於檢測平台20相對於支 撐有待測物之一側,亦即圖1所示檢測平台20之下方,用以接收從發射源22所發射的輻射束,進而產生一檢測信號,檢測信號被傳送到處理單元24以建構一投影影像,再經前處理及影像重建組構成斷層合成影像(tomosynthesis image),斷層掃描影像可顯示於處理單元24的顯示器上。在本實施例中,感測器23可以被驅動以執行沿Y軸方向的一第三移動230以及沿著X軸方向的一第五移動231。其中,檢測平台20的第一移動200、感測器23的第三移動230與龍門架21的第二移動211可以依據處理單元24的控制而獨立分開執行,或者,也可以依據處理單元24的控制而同時執行。其中,操作者可以操作在處理單元24內的使用者操作介面來控制,或者,也可以藉由處理單元24的預設程式來自動化地控制。
請參閱圖4A所示本發明三維造影掃描系統第二實施例之結構示意圖。在本實施例中,檢測平台20、發射源22與感測器23的功能類似於前述實施例,不同的是,本實施例的龍門架21具有一L形龍門架212,L形龍門架212設置於檢測平台20的一側,可沿Y軸方向進行一線性之第一移動200。L形龍門架212更包括一第一龍門架2120與一第二龍門架2121,其中,第二龍門架2121連接於第一龍門架2120而形成L形龍門架212。類似於圖3所示的實施例,第一龍門架2120耦合於驅動部件28與第一轉動驅動部件29,由此,龍門架21可以沿Y軸方向進行一第二移動211,並且可以X軸為中心進行轉動。此外,L形龍門架212也可以執行第四轉動Wy與第五轉動Wz。
在本實施例中,第二龍門架2121為一直線形龍門架,並且沿X軸方向橫向地跨設於該檢測平台20,第二龍門架2121上更設有一線性移動部件26。線性移動部件26可為例如一線性電動機(linear motor)或一般電動機、螺桿與導軌的組合,線性移動部件26耦合於發射源22,可驅動發射源22沿X軸方向在第二龍門架2121上移動,並且橫向地掃描位於檢測平台20上的待測物。
此外,前述實施例是由一第二龍門架2121連接於一第一龍門 架2120而形成L形龍門架212,然除此之外,亦可於第二龍門架2121二端分別設置一第一龍門架2120,形成一「ㄇ」形龍門架,二第一龍門架2120分別位於檢測平台20二側,而第二龍門架2121沿X軸方向橫向地跨設於該檢測平台20。
請參閱圖4B所示本發明三維造影掃描系統第三實施例之結構示意圖。在本發明中,經由沿著X軸方向移動發射源22,同時使第一龍門架2120沿著Z軸方向上升或下降以進行第四移動214,可使輻射束之移動軌跡於XZ平面組合形成一弧形移動軌跡(如曲線92所示弧形軌跡)。將發射源22弧形移動之過程配合前述發射源22轉動,並將弧形移動軌跡之中心設置於感測器23之中心時,則可以使發射源22之發射點至感測器23之中心維持相等距離。在本實施例中,藉由線性移動部件26可使得發射源22沿X軸方向在第二龍門架2121上移動,並且藉由設置在第一龍門架2120上的另一個線性移動部件可進一步地控制第二龍門架2121於一導軌2122上沿著Z軸方向移動,導軌2122設置於第一龍門架2120上。此外,藉由如圖2A所示的轉動驅動部件27,可控制發射源22以Y軸為中心而轉動。在X軸方向與Z軸方向的轉動,可用以將發射源22移動至所需的位置,而以Y軸為中心之轉動則可用以調整發射源22的發射角度[u1]。在圖4B中,曲線92代表發射源22的移動路徑。藉由控制移動軌跡之裝置,發射源22可以各種不同的角度照射待測物或患者,因此能提供影像資料給檢測人員或醫生作出決定或判斷。
請參閱圖4C所示本發明三維造影掃描系統第四實施例之結構示意圖。在本發明中,發射源22耦接於一線性移動裝置221,經由沿著X軸方向移動發射源22,同時使線性移動裝置221驅動發射源22沿著Z軸方向上升或下降以進行第四移動214,可使輻射束之移動軌跡於XZ平面組合形成一弧形移動軌跡(如曲線92所示軌跡)。亦即,本實施例可獲致與圖4B相同功效。在本實施例中,藉由線性移動部件26可使得發射源22沿X軸方向在第二龍門架2121上移動,並且藉由線性移動裝置221可控制發射源22 沿著Z軸方向移動。此外,藉由如圖2A所示的轉動驅動部件27,可控制發射源22以Y軸為中心而轉動。在X軸方向與Z軸方向的轉動,可用以將發射源22移動至所需的位置,而以Y軸為中心之轉動則可用以調整發射源22的輻射角度。在圖4C中,曲線92代表發射源22的移動路徑。藉由控制移動軌跡之裝置,發射源22可以各種不同的角度照射待測物或患者,因此能提供影像資料給檢測人員或醫生作出決定或判斷。
此外,請參閱圖4D所示本發明不同實施例之發射源之移動軌跡之示意圖。在圖4D所示之實施例中,經由沿著Y軸方向和Z軸方向移動發射源22,以及將發射源22繞著X軸轉動,可於YZ平面組合形成一移動軌跡93,從而可在不同輻射角度提供輻射束照射到待測物5。在本實施例中,可藉由一驅動部件,例如類似於圖3所示的驅動部件28,用以驅動發射源22沿Y軸方向移動,以及,於第一龍門架2120設置一線性移動部件,用以於發射源22移動時,可同時驅動L形龍門架212沿Z軸方向移動,並可驅動第二龍門架2121在第一龍門架2120上移動。此外,可藉由轉動驅動部件,例如圖2A所示之轉動驅動部件27,控制發射源22以X軸為中心而轉動。利用Y軸方向與Z軸方向的移動,可將發射源22移動至一所需之位置,同時可利用以X軸為中心之轉動而調整發射源22的輻射角度。
除了前述圖4B及圖4D所顯示之移動軌跡之外,請參閱圖4E所示,移動軌跡亦可位於與XZ平面或YZ平面具有一夾角之一平面上。形成此特定之移動軌跡94之方式,可藉由圖4B所示轉動L形龍門架212而形成,或者,當發射源22以類似於圖4B所示形成移動軌跡之方式移動及轉動時,將圖1所示之弧形龍門架210以Z軸為中心轉動一特定角度而形成,從而提高輻射角度之多樣性。
此外,前述圖1~圖4C之實施例,皆可再藉由一驅動部件電性耦合於處理單元24與檢測平台20,用以驅動檢測平台20以執行在圖1所示的坐標系中沿著X軸方向移動的第六移動201以及 沿著Z軸方向移動的第七移動202。
請參閱圖5A至5C所示本發明不同實施例之發射源之線性移動軌跡之示意圖。於圖5A中,發射源22之線性移動軌跡,可藉由將發射源22沿著圖1之弧形龍門架210移動而形成,或藉由將第二龍門架2121沿著圖4A至圖4C其中之一之X軸移動而形成,其中,第一軌跡95a、第二軌跡95b分別代表了龍門架21位於Y軸上之不同位置。於圖5B中,發射源22之線性移動軌跡,可藉由將圖1之弧形龍門架210或將圖4A至圖4C其中之一之L形龍門架212沿著Y軸方向移動,從而可形成沿著Y軸之移動軌跡,其中,第三軌跡96a、第四軌跡96b分別代表了發射源22位於弧形龍門架或L形龍門架沿著X軸之不同位置。於圖5C中,其呈現了一種圖1或圖4A至圖4C其中之一之發射源22之Z字型移動軌跡97,其係藉由發射源22於弧形龍門架210或L形龍門架212上之移動,以及龍門架21沿著Y軸之移動,相互組合而形成。值得注意的是,當控制發射源22作Z字型移動軌跡97之移動時,可提高偵測位置的多樣性,因而可提供檢測人員或醫生進行檢測之便利性,並且可以降低進行輻射檢測時所需的時間。
請參閱圖6A所示由本發明三維造影掃描系統第三實施例衍生而出之另一實施例。基本上,本實施例中之三維造影掃描系統與圖1之三維造影掃描系統類似,差異在於本實施例之感測器可以一特定軸為中心而轉動,於本實施例中是以Y軸為中心而轉動,且沿著Y軸方向線性移動。感測器23由一支撐裝置4所支撐,支撐裝置4包含一第二轉動驅動部件40、一支撐結構41、一感測器支撐器42以及一導軌43。利用感測器支撐器42支撐感測器23,同時可利用第二轉動驅動部件40轉動該感測器支撐器42與感測器,從而改變感測器23之朝向。支撐結構41之其中一端耦合於第二轉動驅動部件40,而支撐結構41之另外一端則可滑動地耦合於導軌43,導軌43可驅動支撐結構41沿著Y軸方向移動,從而改變感測器23於Y軸上之位置。
請參考圖6B-6C所示,其分別顯示了由支撐裝置4所驅動之 感測器23之轉動狀態。由於發射源22可於弧形龍門架210上移動,並且可轉動至一特定角度以發射輻射束投影至待測物上,因此於本實施例中可進一步地調整感測器23,使其與發射源22之角度一致,可於待測物底部接收通過待測物之輻射束。例如,於圖6B中,第二轉動驅動部件40以順時針方向轉動感測器支撐器42,從而改變了感測器23的取向角度,因此使其與發射源22的方位角度相對應。此外,於圖6C中,第二轉動驅動部件40以逆時針方向轉動感測器支撐器42,從而改變了感測器23的取向角度,因此使其與發射源22的方位角度相對應。雖然圖6A所示之支撐裝置4是搭配圖1所示之弧形龍門架210,但值得注意的是,支撐裝置4也可搭配圖4A所示之L形龍門架212,或者,龍門裝置4也可搭配前述「ㄇ」形龍門架。請參閱圖6B所示,由於可分別驅動感測器23與發射源22環繞於共同軸98轉動,使分別於龍門架21與感測器支撐器42形成各別的第一弧形移動990、第二弧形移動991,因此於檢測待測物之不同部位時,可依所需而調整感測器23與發射源22之間距離,以獲致較佳之放大倍數。
根據上述不同實施例,本發明可提供以下應用:
(1)根據實驗數據,已經證明了不同的掃描方向會影響斷層合成影像的空間分辨率的分佈;因此,本發明提供了龍門架和發射源的多維運動,使得發射源可沿X軸方向移動、可沿Y軸方向移動,並且可組合X軸方向及Y軸方向之移動而形成Z字型移動,以檢測待測物,且感測器可作弧形移動,因此本發明可應用於二維平面式造影、三維斷層合成造影及三維CT造影,可視待測物特性選擇最適當之掃描模式,以少角度的穿透投影數據獲得最佳影像。此外,不同於習知電腦斷層造影掃描(CT)360度全角度的掃描,由於待測物可於有限角度有效掃描,因此該待測物於掃描檢查過程中所接收之輻射劑量,以及其所需掃描檢查的時間都可以減少。因此,本發明可以應用於生物醫藥行業,以及非破壞性檢查業,用於提供更有效及更安全的放射線檢查。
(2)與習知斷層造影(CT)不同的是,本發明之感測器是設置 於相對於發射源之一側,且感測器與發射源可於一共同的環形結構中環繞於一共同軸轉動而獲得影像重建所需的數據。本發明之感測器與發射源可分別被驅動環繞共同軸轉動,分別於龍門架與感測器支撐器形成各自的弧形移動,以獲得影像重建所需的數據,且當檢測待測物之不同部位時,可依所需而調整感測器與發射源之間距離,以獲致較佳之放大倍數。本發明可進行二維平面式造影、三維斷層合成造影及三維CT造影,可應用於放射醫學影像、獸醫用放射影像、工業非破壞檢測等領域。
惟以上所述之具體實施例,僅係用於例釋本發明之特點及功效,而非用於限定本發明之可實施範疇,於未脫離本發明上揭之精神與技術範疇下,任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾,均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。
20‧‧‧檢測平台
200‧‧‧第一移動
21‧‧‧龍門架
211‧‧‧第二移動
212‧‧‧L形龍門架
2120‧‧‧第一龍門架
2121‧‧‧第二龍門架
213‧‧‧下龍門架
22‧‧‧發射源
23‧‧‧感測器
230‧‧‧第三移動
26‧‧‧線性移動部件
Wx‧‧‧第三轉動
Wy‧‧‧第四轉動
Wz‧‧‧第五轉動

Claims (21)

  1. 一種三維造影掃描系統,其包括:一檢測平台,用以支撐一待測物;一龍門架,可移動地設置於該檢測平台之一側;一發射源,可移動地設置於該龍門架,用以發出一輻射束或一陣列輻射束或一光束或一陣列光束;一感測器,可移動地設置於該檢測平台相對於支撐該待測物之一側,用以接收由該發射源所發射的輻射束或光束;以及一處理單元,與該龍門架、該發射源、該感測器電性耦合,該處理單元用以控制該龍門架、該感測器移動,並且該處理單元用以控制該發射源沿著一X軸或一Z軸其中之一方向線性移動或沿著X軸及Z軸兩方向同時線性移動,以及,使該發射源運動形成一弧形或Z字型軌跡,該X軸、一Y軸與該Z軸為相互垂直之三個軸方向。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之三維造影掃描系統,其中該發射源耦合於一轉動驅動部件,該轉動驅動部件可驅動該發射源於一有限之角度範圍內,以該X軸為中心進行一第一轉動,或以該Y軸為中心進行一第二轉動。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之三維造影掃描系統,其中該轉動驅動部件包括:一第一電動機,耦合於該發射源且電性連結於該處理單元;一固定板,耦合於該第一電動機;以及一第二電動機,耦合於該固定板且電性連結於該處理單元,該第一電動機與該第二電動機可以被處理單元的控制指令所驅動而作出轉動的響應。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之三維造影掃描系統,其中該處理單元電性連結一驅動部件,用以驅動該龍門架線性移動。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之三維造影掃描系統,其中該處理單元電性連結一第一轉動驅動部件,用以驅動該龍門架以該X軸 為中心進行一第三轉動。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之三維造影掃描系統,其中該處理單元更電性連結至少另一第一轉動驅動部件,用以驅動該龍門架以該Y軸為中心進行一第四轉動,或以該Z軸為中心進行一第五轉動。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之三維造影掃描系統,其中該處理單元驅動該發射源沿該X軸方向移動,且該處理單元驅動該龍門架沿該Z軸方向移動,使該發射源移動形成該弧形移動軌跡。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之三維造影掃描系統,其中該發射源之弧形移動過程配合該發射源之轉動,使該發射源之發射點至該感測器之中心維持相等距離。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之三維造影掃描系統,其中該發射源連接於一線性驅動裝置,該線性驅動裝置驅動該發射源沿一Z軸方向移動,並配合該處理單元驅動該發射源於該龍門架沿該X軸方向移動,使該發射源移動形成該弧形移動軌跡。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之三維造影掃描系統,其中該處理單元驅動該感測器沿該X軸方向及該Y軸方向其中之一方向進行線性移動。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之三維造影掃描系統,其中該檢測平台可移動,該檢測平台與該處理單元電性連結,由該處理單元控制該檢測平台沿該X軸、該Y軸及該Z軸方向其中之一方向線性移動。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之三維造影掃描系統,其中該龍門架具有一弧形龍門架,該弧形龍門架沿該X軸方向跨設於該檢測平台。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之三維造影掃描系統,其中該弧形龍門架更具有一弧形導軌,該弧形導軌電性連結於該處理單元,該發射源耦合於該弧形導軌,該發射源被該弧形導軌所驅動而沿著該弧形龍門架移動。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之三維造影掃描系統,其中該龍門架 具有一L形龍門架,可沿該Y軸方向進行一線性移動,該L形龍門架設置於該檢測平台的一側。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之三維造影掃描系統,其中該L形龍門架包括一第一龍門架與一第二龍門架,該第二龍門架連接於該第一龍門架,該第二龍門架為一直形龍門架,其可沿該X軸方向跨設於該檢測平台,該X軸與該Y軸為相互垂直之二個軸方向。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之三維造影掃描系統,其中該第二龍門架更設有一線性移動部件,該線性移動部件耦合於該發射源,可驅動該發射源沿該X軸方向在該第二龍門架上移動。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之三維造影掃描系統,其中該第一龍門架設有一導軌與一線性移動部件,該線性移動部件可控制該第二龍門架於該導軌上沿該Z軸方向移動。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之三維造影掃描系統,其中於該第二龍門架二端分別設置一該第一龍門架,該二第一龍門架分別位於該檢測平台之二側,該第二龍門架沿該X軸方向跨設於該檢測平台。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之三維造影掃描系統,其更包括一支撐裝置,包括:一第二轉動驅動部件;一支撐結構,其中一端耦合於該第二轉動驅動部件;一感測器支撐器,用以支撐該感測器,該第二轉動驅動部件用以驅動該感測器支撐器與該感測器轉動;以及一導軌,可滑動地耦合於該支撐結構相對於連接該第二轉動驅動部件之另一端。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之三維造影掃描系統,其中該導軌可驅動該支撐結構沿該Y軸方向移動,從而改變該感測器於該Y軸上之位置。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之三維造影掃描系統,其中該處理單元驅動該發射源於該龍門架上移動,以及該龍門架沿著該Y軸 方向移動,以形成該Z字型移動軌跡。
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