專利名稱：包含多重部分掃描的精確體積成像的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及可以用于體積成像的帶C臂(C-arm)的x射線 成像系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及用于體積重建的掃描方法和運(yùn) 算法則。 、背景技術(shù)數(shù)字x射線系統(tǒng)包括C臂式體積成像系統(tǒng)。這些C臂式成像系 統(tǒng)具有在C臂末端互相對應(yīng)180度的輻射源和探測器。C臂本身能 夠沿患者的軸(z-軸)平移(或可以平移患者平臺)并能夠沿那個軸 轉(zhuǎn)動。這些C臂成像系統(tǒng)的x射線輻射源可以建模為投射錐形x射 線射線穿過將由具有區(qū)域的探測器^1測的患者體積。這些C臂成像系統(tǒng)已經(jīng)用來生成患者體內(nèi)體積的三維重建。這 樣的C臂式成像系統(tǒng)通常依賴在180度加在單獨(dú)平面內(nèi)的錐形角的 角間隔上的部分環(huán)形掃描(circle scan)。通常這個角間隔范圍可擴(kuò)大到 200度。這樣的軌跡能嚴(yán)格地在由輻射源與探測器中心間連線轉(zhuǎn)動形 成的中間平面中再現(xiàn)半徑為r的圓盤。然而中間平面外的體積僅提供 用于近似的重建的足夠信息。為了在患者體內(nèi)提供精確的任意的體積的重建，完整的輻射源 軌跡是必須的。獨(dú)特的完整的輻射源軌跡作為"擺動"在圖1中可 見。各種不同的其它輻射源軌跡已被結(jié)合起來提供合成體，其是完 整的輻射源軌跡并且在本領(lǐng)域內(nèi)所熟知。例子包4舌圓與線，兩個正 交圓，圓與弧，和許多其它的在許多不同維內(nèi)移動輻射源所包圍的 軌跡。 一旦在完整的輻射源軌跡之上獲得投影，則可以如本領(lǐng)域內(nèi) 所熟知地那樣應(yīng)用適當(dāng)?shù)墓馐亟ㄟ\(yùn)算法則。然而，要用當(dāng)前的c臂成像系統(tǒng)實現(xiàn)以上的完整的輻射源軌跡是不切實際的。此外最好輻射源是以恒定的速度移動。這能避免在 實現(xiàn)重建運(yùn)算法則中相當(dāng)大的復(fù)雜性。因此，在本領(lǐng)域依然需要有可以用當(dāng)前的C臂式x射線成像系統(tǒng)實際實現(xiàn)的完整的輻射源軌跡。 發(fā)明內(nèi)容用于用C臂式數(shù)字x射線成像系統(tǒng)執(zhí)行精確體積成像的方法通 過移動輻射源穿過形成完整的輻射源軌跡的兩個部分環(huán)形掃描。當(dāng) 在等于相對于患者的長軸的錐形角的角度處為第二次掃描重置由C 臂形成的平面時，部分環(huán)形掃描形成完整的輻射源軌跡。


^ot匕處下方給出的詳細(xì)描述和從僅為"^兌明而給出的附圖中，本 發(fā)明將被更充分地理解，并不僅限于本發(fā)明，其中 圖l是擺動的完整輻射源軌跡的曲線圖； 圖2是當(dāng)結(jié)合兩個輻射源軌跡時形成的完整的輻射源軌跡的曲線圖；圖3是形成坐標(biāo)系和角的患者圖；圖4是由輻射源和探測器形成的坐標(biāo)系圖；圖5(a)-5(d)是在C臂式成像系統(tǒng)執(zhí)行第一次掃描的時間里的連 續(xù)視圖；圖6(a)-6(d)是在C臂式成像系統(tǒng)執(zhí)行第二次掃描的時間里的連 續(xù)視圖。
具體實施方式
依照本發(fā)明，提供了用于為獲得掃描區(qū)域視圖的精確重建提供 完整的輻射源軌跡的方法。見圖2。本質(zhì)上，第一個部分環(huán)形掃描應(yīng) 用于輻射源軌跡21,于是C臂平面以某角度相對z-軸旋轉(zhuǎn)。然后執(zhí) 行第二個部分環(huán)形掃描22。這些可共同建立起完整的輻射源軌跡。這樣完整的輻射源軌跡能夠用當(dāng)前的c臂系統(tǒng)完善并建立輻射源速度。由兩個部分的(或短的)環(huán)形掃描所形成的平面之間的夾角是p。從輻射源發(fā)出的包括在或部分包括在患者內(nèi)的體積r的錐形角是角 卩，。依照本發(fā)明，(3=(3e。ne。圖3相對于患者身體31限定了 x， y， z坐標(biāo)和a角。圖4限定 了角卩，其中x， y, z和x', y'， z'代表兩個由卩角的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的坐 標(biāo)系。依照本發(fā)明，輻射源旋轉(zhuǎn)的角a應(yīng)當(dāng)形成部分環(huán)形。更詳細(xì)地講，為了獲取精確的重建(X應(yīng)當(dāng)在180度+卩e。M處終止。然而，要注 意對小于這個值的旋轉(zhuǎn)的掃描如果在相對于Z-軸的卩，6角處重復(fù)執(zhí)行，甚至比不在一定角處進(jìn)行第二次掃描的完全旋轉(zhuǎn)a提供更加完 整的重建。更加精確地，見圖4 ,我們可以限定輻射源軌跡為 = —Dcos(oOcos(")^ -DsinOar)^ +Z)cos(")sin(")5z其中D是到輻射源的距離。以上已經(jīng)假定患者身體的Z軸的角初始為零。然而，針對更普 遍的情況，只要由兩個部分環(huán)形掃描形成的兩個平面之間的夾角是卩oone或更大的角，最初的起始位置可以改變。特別是在Pc，大的地方，初始掃描可能需要在角度為-U2處開始，第二次掃描在+U2處開始。在本發(fā)明的實施例中演示了一連串連續(xù)的步驟。將c臂安置在起始位置，滿足a-a幽和p=0°。在a從astart變?yōu)閍start+180°+(3e。ne的區(qū) 域執(zhí)行掃描。見圖5。然后將卩設(shè)置成&。ne并將a重新設(shè)置成新的astart。 然后a再一次從cts加變?yōu)閍s加+180。+J3,。接下來可以應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的重 建運(yùn)算法則。見圖6。本發(fā)明是如此進(jìn)行描述的，對那些本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員來說顯而 易見，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下相同的情況可以以很多 方式變化。
權(quán)利要求
1. 一種用于應(yīng)用C臂式數(shù)字x射線成像系統(tǒng)獲得患者體內(nèi)的體積的精確三維重建的方法，該C臂一端具有x射線輻射源，另一端具有x射線探測器，該方法包括以下步驟為待被重建的體積限定錐形角；通過輻射源，C臂和探測器限定平面；定位C臂使得該平面能與患者的長軸正交；執(zhí)行其中輻射源旋轉(zhuǎn)180度加錐形角值的部分環(huán)形掃描；重新定位C臂使得該平面形成的角等于相對于長軸的錐形角；并且計算該重建的體積。
全文摘要
用于用C臂式數(shù)字x射線成像系統(tǒng)通過移動輻射源穿過形成完整輻射源軌跡的兩個部分環(huán)形掃描執(zhí)行精確體積成像的方法。當(dāng)在等于相對于患者的長軸的錐形角的角度處為第二次掃描重置由C臂形成的平面時，部分環(huán)形掃描形成完整的輻射源軌跡。
文檔編號A61B6/03GK101252885SQ200580009438
公開日2008年8月27日 申請日期2005年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者K·拉馬穆爾蒂, N·K·施特洛貝爾 申請人:美國西門子醫(yī)療解決公司;約翰·霍普金斯大學(xué)