准同步多平面X射线成像的系统和方法技术方案

在多重照射平面中获得对象（如患者）二维成像的系统和方法。一方面，本发明专利技术有利的允许从多重照射平面使用单一放射源获得准同步成像。成像装置包括带中心孔口的为成像对象定位的拱形框架环；可围绕拱形框架环内部做环绕运动的放射源，且适合放射源从多种不同照射角度投射到上述对象；和适时检测放射源从多重放射平面用一种准同步方式在每一个放射角度获得对象成像的检测器系统。拱形框架实际上是个Ｏ形环，放射源可围绕环的内部做３６０°旋转。放射源可以是Ｘ射线放射源，且该成像设备可用来做医用Ｘ射线成像。检测器阵列可以是二维检测器，优选的是数字检测。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请这项申请要求美国临时申请第60/363,902号(2002年3月13日提交的)的优先权，在此通过引证将它们全部合并入本文。本专利技术的现有技术对于要从多个不同角度做X射线的病人，不需要经常手动重新调整X射线系统的病人位置通常是令人满意的。可移动的C形臂X射线诊断设备为此目的进行了改进，并在外科医学技术和其他使用此技术的过程中为人们所知晓。C形臂通常始于延长的C形构件止于相反的C形未端。X射线放射源和图像接收器连同支撑在悬挂位置的C形臂，分别被典型安装在方向相反的C臂末端或附近。C形臂内的空间为医生提供了场所，使医生可以充分排除X射线支撑架的干扰，专心的诊治患者。支撑架通常装在轮子上，这样可以使C形臂从一个位置转向另一个位置，当医生为患者进行手术或检查时也可以顺着患者的方向移动。从这种装置中获得的X射线成像通常使用于手术室中，在手术过程中帮助确定外科医疗设备处于适当的位置。C型臂的固定通常使臂可以在2自由度内旋转移动，如在球面运动的两个垂直相交的轴。更为特殊的是，C形臂是被滑动地固定在支撑架上，从而能够沿C形曲线中心附近的轨道旋转移动，因此允许选择X射线放射源和图像接收器在垂直、水平或在此之间的任何位置旋转。C形臂也可以侧向旋转，如在与轨道垂直的方向依据患者的宽度和长度选择性地调整X射线放射源和图像接收器的位置。C形臂设备的球面旋转状况允许使医生将X射线照射的患者置于依据特定的解剖学条件确定的最佳角度进行成像。如授权于Siczek等人的美国专利第4,955,046号中描述了一个C形臂的例子，它说明C形臂设备是在有轮子支撑的手推车上的。在很多案例中，在多重照射平面获得的患者的X射线图像是令人满意的，优选的是快速的连续操作而无需重复定位C形臂。这种结构通常涉及双面图像并且能够在两个平面同步观察对象。从两个X射线管中发出的X射线束可以在同一中心交叉。双面成像对于检查导管位置、充气囊状态和执行数据减少运算是有用的。双面成像可以用多种方法完成。一种方法是用两个独立的成像系统，或两个C形臂。授权于Koyama的美国专利第4,884,293号讨论了双重成像系统，一个成像系统被固定在地面上，另一个则固定在天花板上。这种系统的一个缺点是它只能被长久地固定在地面和天花板上。因此，这种系统不能按照医院的需要进行移动。这种系统的另一个缺点是尽管C形臂是相同的，但成像系统彼此是独立操作的，因此产生的图像是不同的。另一个获得双面成像的构造是一个C形臂滑动的嵌入另一个C形臂。授权于Siczek等人的美国专利第5,515,416号描述了双成像系统，其中一个C形臂被固定在地面，另一个C形臂被滑动安置在第一个C形臂上。这种系统的一个缺点是两个成像系统不能各自独立的移动。因此，第二个成像系统的位置受到第一个成像系统的位置的限制。另一个缺点是双重X射线系统是被固定在地面上的，不能移动。因此，不能按照医院的需要进行移动。还有一个缺点是两个图像必须共用一个中心，因为它们是嵌在一起的。此外获得双面成像的另一个结构是将成像系统安置在环内，如同反向C形臂。授权于Kobayashi的美国专利第5,095,501号中详细描述了双重成像系统中的两个成像系统都被垂直的固定在C形臂中。如同上述环的构造，这种系统的一个缺点是双面图像总是被安置在固定的位置，相互垂直。此外，这个系统通常可以令人满意的实时观看X射线投影并且保存或存储患者的X射线投影以备复查。双重成像系统对于手术是复杂的、困难的，因为这就要求有两个独立的、不同的成像系统同时配合和操作。并且，如果两个成像系统同时操作，两个X射线会相互影响从而导致图像不清晰。此外，使用两个X射线放射源会导致目标的被投射面有多的射线，特别尤其是分散影响。直到今天，使用单一放射源从多重照射平面提供同步或基本同步的对象成像的电磁射线成像系统是不存在的。本专利技术的概述本专利技术是关于获得对象(如患者)在多重照射平面的二维成像的系统和方法。一方面，本专利技术有利于允许使用单一放射源获得来自多重照射平面的准同步成像。成像装置包括为围绕成像对象定位的、具有中心孔口的拱形框架；在拱形框架内做环绕运动的旋转放射源，并且放射源适合从大范围的不同照射角度投射到所述对象；和检测器系统，该系统适合检测每个照射角度的放射线，从而以准同步方法获得来自多重照射平面的对象的图像。本文中使用的术语“准同步”意思是在获得的物体成像中感觉不到延迟，不会认为放射源在不同的照射角度间旋转。在优选的实施方案中，拱形框架事实上是个O形环，且放射源围绕这个环的内部空间360°旋转。其中放射源可以是X射线放射源，成像设备可以用于医学X射线成像。在某些实施方案中，拱形框架以悬臂悬挂方式附在支撑架上，如可移动的手推车。定位装置可以平移和/或倾斜拱形框架到要求的位置和方向，更适合于在计算机处理的运动控制系统下工作。拱形框架包括在拱形框架上彼此相对安排的放射源和检测器。放射源和检测器可以被固定到使放射源和检测器彼此协调地围绕着拱形框架的内部空间旋转的马达驱动的转子上。为了对位于拱形框架内部的目标对象的多平面成像，放射源可以在部分或完整360°旋转上的多重位置和方向脉冲放射。拱形框架可以进一步包括携带放射源和检测器引导转子旋转的导轨和轴承系统。本专利技术还涉及用放射来获得准同步多平面对象成像的方法，该方法包括，用拱形框架中的中心孔口来定位物体；在拱形框架内的放射源旋转到多个照射角度；在每个照射角度，放射源的射线投射在对象上；检测对象在每个照射角度的放射线，从而以准同步获得方法多重照射平面的对象成像。优选的放射源是X射线放射源，而且检测到的X射线能被用来产生对象的多面二维光图像。本专利技术有利于在多平面进行准同步成像，包括收集和更新在部分或完整的360°旋转的患者或者目标对象的前部/后部(AP)、侧面的、斜角的，和电影模式图像，可以用单一X放射放射源和单一二维检测器阵列来完成。附图的简要说明本专利技术的上述和其他的目的、特征和优势从下面用相同的参考符号在不同的视图中处处表示相同的零部件的附图举例说明的本专利技术的优选的实施方案的更具体的描述将变得显而易见。这些图画不必依比例绘制，而是把重点放在举例说明本专利技术的原则上。附图说明图1是依照本专利技术的一个实施方案展示部份地打开拱形框架环的X射线扫描系统的示意图；图2A-2D展示了图1的X射线扫描系统马达驱动的转子始终在O形X射线拱形框架中旋转获得的脊柱的前部/后部、和侧面图像；图3展示了X射线检测器阵列始终360度旋转所获得的多重X射线图像；图4举例说明用来使X射线放射源和检测器阵列在本专利技术的X射线扫描装置的拱形框架环里面旋转的马达驱动的转子组件；图5A是固定在环内部的马达驱动的转子组件的拱形框架的侧切面视图；图5B是包含了马达驱动的转子组件的拱形框架的侧视图；图6A-6E举例说明有用来使X射线放射源和检测器阵列围绕着拱形框架环内部360°旋转的电缆管理系统的X射线成像装置。图7展示了在静止模式下的拱形框架环定位装置；图8展示了在充分延伸的侧部位置的拱形框架环定位装置；图9展示了在充分延伸的垂直位置的拱形框架环定位装置；图10展示了在充分延伸的倾斜位置的拱形框架环定位装置；图11展示了在充分延伸的侧部、垂直和倾斜位置的拱形框架环的定位装置；图12举例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像装置，其中包括：　　　　拱形框架环，其具有为围绕成像目标定位的中心孔口；　　　　放射源，可旋转的环绕拱形框架环内部运动，并且这样适合放射源从大范围的不同照射角度投射到上述对象；以及　　　　检测器系统，适时的检测放射源从多重照射平面用一种准同步方法在每个照射角度获得对象成像。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：尤金A格雷厄桑，理查德K格兰特，诺伯特约翰逊，
申请(专利权)人：分离成像有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]