用于确定控制C型臂系统的控制协议的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于确定用于控制包括辐射源的C型臂系统的控制协议的装置。所述控制协议包括滚转角的序列和螺旋桨角的序列。所述装置包括：倾斜平面提供单元，其用于提供相对于垂直平面倾斜的倾斜平面；以及控制协议确定单元，其用于通过确定所述滚转角的序列和所述螺旋桨角的序列来确定控制协议，使得辐射源遵循以下轨迹：所述轨迹包括所述倾斜平面中的圆形分量并且允许C型臂系统采集投影数据以进行图像重建。所述装置允许以改进的质量采集计算图像，例如断层摄影图像，并减少辐射敏感区域中的辐射。中的辐射。中的辐射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定控制C型臂系统的控制协议的装置


[0001]本专利技术涉及用于确定控制C型臂系统的控制协议的装置、系统、方法和计算机程序。

技术介绍

[0002]当今，许多介入手术都是通过使用医学成像来引导的。由于在医学流程中通常不可能将患者引入封闭式CT系统，因此在提供3D X射线断层摄影图像是有利的应用中，通常使用C型臂系统用于采集计算机断层摄影成像数据。在这种情况下，为了采集断层摄影数据，由C型臂提供的辐射源和探测器在围绕患者感兴趣区域的垂直平面中的圆形轨迹上移动。这可以通过简单地将C型臂围绕螺旋桨接头旋转超过180度(
°
)的螺旋桨角来轻松实现。
[0003]尽管在许多应用中，该方法产生具有足够质量的CT图像，特别是锥束CT图像，但在一些应用中，尤其是对于患者头部，由于高衰减对象的阴影效应，例如患者的牙齿，可能发生图像伪影。此外，感兴趣区域可以与对X射线辐射高度敏感的解剖结构垂直对齐，使得利用上述方法，这些高度敏感区域将在感兴趣区域的成像期间经受高强度辐射。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是提供一种允许使用C型臂系统来以改进的质量采集计算机断层摄影图像的设备、包括该设备的系统、方法和计算机程序。此外，本专利技术的另一个目的是该装置、系统、方法和计算机程序还允许减少辐射敏感区域中的辐射。
[0005]在本专利技术的第一方面中，提供了一种用于确定用于控制包括辐射源的C型臂系统的控制协议的装置，其中，所述控制协议包括滚转角的序列和螺旋桨角的序列，其中，所述装置包括a)倾斜平面提供单元，其用于提供相对于垂直平面倾斜的倾斜平面，以及b)控制协议确定单元，用于通过确定所述滚转角的序列和所述螺旋桨角的序列来确定控制协议，使得辐射源遵循以下轨迹，所述轨迹包括所述倾斜平面中的圆形分量并且允许C型臂系统采集投影数据以进行图像重建。
[0006]由于所述控制协议确定单元通过确定所述滚转角的序列和所述螺旋桨角的序列来确定用于控制所述C型臂系统的控制协议，使得所述辐射源遵循以下轨迹：所述轨迹包括相对于垂直平面的倾斜平面中的圆形分量并且允许所述C型臂系统采集投影数据以用于图像重建，优选地断层摄影图像，因此所述倾斜平面可以被选择为使得在采集用于断层图像重建的投影数据期间，感兴趣区域被成像，同时可以避开感兴趣区域附近的高衰减对象。此外，还可以通过相应地选择所述倾斜平面来避免所述感兴趣区域附近的辐射敏感区域。因此，所述装置允许为所述C型臂系统提供控制协议，所述控制协议允许以改进图像质量采集CT图像，同时允许减少对辐射敏感区域的辐射暴露。
[0007]所述装置适于确定用于控制C型臂系统的控制协议。C型臂系统是指包括辐射源和例如设置在C型臂上的探测器的X射线系统。在一些实施例中，C型臂系统包括两个机器人臂，辐射源和探测器被提供在两个机器人臂上，其中，所述两个机器人臂可以独立地操作。
在其他实施例中，仅移动辐射源，而探测器具有固定的位置。优选地，所述C型臂系统是锥形束C型臂CT系统。通常，所述C型臂系统被配置为围绕至少两个轴旋转辐射源和/或探测器。所述C型臂系统的两个运动轴位于水平面内并且彼此垂直。两个轴中的一个称为螺旋桨轴，两个轴中的另一个称为滚转轴。因此，可以通过控制C型臂围绕螺旋桨轴和滚转轴的运动来控制辐射源的运动。所述装置适于确定用于控制所述C型臂系统的控制协议，所述控制协议包括分别基于螺旋桨轴和滚转轴定义的滚转角的序列和螺旋桨角的序列。滚转角的序列和螺旋桨角的序列定义了辐射源在空间中的特定位置的序列，使得位置的序列形成辐射源在空间中的轨迹。因此，在C型臂系统的C型臂上提供的辐射源的轨迹是指由控制协议提供的滚转角的序列和螺旋桨角的序列确定的辐射源的位置序列。因此，控制协议允许控制C型臂系统的移动，使得辐射源在采集用于断层摄影图像重建的投影数据期间遵循特定轨迹。
[0008]倾斜平面提供单元适于提供相对于竖直平面倾斜的倾斜平面。倾斜平面提供单元可以是例如存储倾斜平面的存储单元，或者倾斜平面提供单元可以被连接到存储倾斜平面的存储单元。此外，倾斜平面提供单元可以是接收单元，用于接收倾斜平面，例如通过用户可以输入倾斜平面的输入单元，其中，所述倾斜平面提供单元然后适于提供所述倾斜平面。
[0009]所述倾斜平面相对于垂直平面倾斜。特别地，可以在倾斜平面的法线和垂直平面的法线之间定义倾斜角，从而定义倾斜平面相对于垂直平面的倾斜量。倾斜平面相对于垂直平面倾斜，使得倾斜角，即倾斜量，始终大于零且小于90度(
°
)，其中，倾斜角对应于绝对值。在优选实施例中，倾斜角小于20
°
并且大于零。更优选地，如果要成像的对象是躺在患者支架上的人类患者，则垂直平面基本上是指患者的轴向面。替代地，垂直平面可基本上指患者的矢状面。此外，垂直平面还可以根据患者相对于C型臂系统的位置相对于穿过患者的其他横截面来定义。优选地，倾斜平面被定义为使得倾斜平面和竖直平面的相交曲线，即相交线，位于水平平面内。甚至更优选地，倾斜平面和垂直平面的相交曲线对应于C型臂系统的滚转轴或螺旋桨轴。
[0010]所述控制协议确定单元用于确定控制协议。确定控制协议包括确定C型臂系统的滚转角的序列和螺旋桨角的序列，使得辐射源遵循包括倾斜平面中的圆形分量的轨迹。特别地，控制协议确定单元适于根据用于确定控制协议的螺旋桨角来确定滚转角。通常，对象在空间中的轨迹可以描述为多个运动分量的叠加。例如，可以将任意方向上的线性运动描述为沿水平的运动和适当地选择的垂直轴的叠加。控制协议确定单元适于确定辐射源的控制协议，使得辐射源的轨迹至少包括倾斜平面中的圆形分量。如果辐射源遵循仅包括圆形分量的轨迹，则圆形分量对应于辐射源沿着圆形路径的移动，即形成圆或圆的部分的路径。轨迹的圆形分量位于倾斜平面中，使得辐射源在跟随仅包括圆形分量的轨迹时不离开倾斜平面。此外，由辐射源提供的辐射沿着倾斜平面提供，使得所提供的辐射的至少部分被提供在倾斜平面内并且沿着倾斜平面内的路径到达探测器。例如，控制协议确定单元可以适于通过使用正弦或余弦函数来根据螺旋桨角计算滚转角来确定如上定义的圆形分量，其中，可以选择函数，使得正弦或余弦函数的幅值对应于倾斜角。可以选择用于确定和计算相应圆形分量的替代方法，即数学公式。在进一步的示例中，所述控制协议确定单元可以适于确定控制协议以首先确定辐射源在空间中的期望轨迹，并且然后确定滚转角的序列和螺旋桨角的序列，使得辐射源C型臂系统遵循所确定的轨迹。
[0011]辐射源的轨迹的倾斜平面中的圆形分量允许从感兴趣区域采集投影数据，而无需
例如从感兴趣区域附近的高衰减区域采集投影数据，这可能导致断层摄影图像中的投影数据的重建中的伪影。
[0012]由控制协议确定单元确定的控制协议定义的轨迹还允许C型臂系统采集用于断层图像重建的投影数据。特别地，所述轨迹允许采集完整的投影数据集，例如，通过提供来自超过180
°
加上扇角的多个不同视图的投影数据。但是，根据辐射源提供的辐射几何形状，提供的小于180<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定用于控制包括辐射源(145)的C型臂系统(140)的控制协议的装置，其中，所述控制协议包括滚转角的序列和螺旋桨角的序列，其中，所述装置(120)包括：倾斜平面提供单元(121)，其用于提供相对于垂直平面(132)倾斜的倾斜平面(133)，以及控制协议确定单元(122)，其用于通过确定所述滚转角的序列和所述螺旋桨角的序列来确定控制协议，使得所述辐射源(145)遵循以下轨迹：所述轨迹包括所述倾斜平面(133)中的圆形分量并且允许所述C型臂系统(140)采集投影数据以用于图像重建。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述轨迹还包括非圆形分量。3.根据权利要求2所述的装置，其中，在根据所确定的控制协议控制所述C型臂系统(140)的情况下，所述非圆形分量允许所述C型臂系统(140)沿着满足Tuy条件的轨迹采集投影数据。4.根据权利要求2和3中的任一项所述的装置，其中，所述非圆形分量包括所述辐射源(145)的垂直于所述倾斜平面的前后移动分量。5.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述装置(120)还包括用于提供台面(131)关于所述C型臂系统(140)的位置和取向的台面位置提供单元，其中，要由所述C型臂系统(140)成像的对象(130)被定位于所述台面(131)上，其中，所述控制协议确定单元(122)适于还基于所述台面(131)的所述位置和取向来确定所述滚转角的序列和所述螺旋桨角的序列。6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述控制协议确定单元(122)适于确定所述滚转角的序列和所述螺旋桨角的序列，使得在所述投影数据的所述采集期间，所述C型臂系统(140)的部分与所述台面(131)和/或所述对象(130)之间的碰撞风险被最小化。7.根据权利要求5和6中的任一项所述的装置，其中，所述控制协议确定单元(122)适于确定所述滚转角的序列和所述螺旋桨角的序列，使得在投影数据的采集期间，所述辐射源(145)穿过包括所述台面(131)和/或所述对象(130)的水平面仅一次。8.根据权利要求5至7中的任一项所述的装置，其中，所述控制协议确定单元(122)适于确定所述滚转角的序列和所述螺旋桨角的序列，使得在所述台面(131)被定位为使得...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：