專利名稱：具有旋轉(zhuǎn)c形臂的醫(yī)學(xué)三維x射線成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)三維(3D)X射線成像設(shè)備，其包含可圍繞穿過待成像的目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的臂，其中X射線源附接到該臂的一端，且其中用于接收X射線的X射線探測(cè)器附接到該臂的另一端。
背景技術(shù)：
這種醫(yī)學(xué)設(shè)備在WO98/24368中揭示，該公告描述一種用于形成層析圖像(即，三維圖像)的設(shè)備。一種優(yōu)選地實(shí)施為C形臂的臂可圍繞不同旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其中待成像的目標(biāo)位于C形臂兩端之間的固定位置。旋轉(zhuǎn)軸線位于C形臂平面中且在其中部穿過C形臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被稱作螺旋推進(jìn)運(yùn)動(dòng)(propeller motion)。旋轉(zhuǎn)軸線垂直于C形臂的平面定位且該軸穿過在C形臂兩端之間的所述平面的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被稱作圓形旋轉(zhuǎn)。一般而言，圍繞其他旋轉(zhuǎn)軸線的其他旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也是可能的。
在C形臂一端的X射線源發(fā)射X射線，這些X射線指向目標(biāo)(例如，患者身體)。X射線的一部分在目標(biāo)的材料中被吸收，且X射線的其余部分由在C形臂另一端的X射線探測(cè)器接收，其中X射線探測(cè)器包含圖像增強(qiáng)器來使信號(hào)增強(qiáng)。由于C臂旋轉(zhuǎn)，X射線從不同方向撞擊目標(biāo)，其中從不同方向取得的目標(biāo)的相同部分的多個(gè)圖像中含有的信息可被重建為3D圖像，所述3D圖像展示目標(biāo)的內(nèi)部。在C臂旋轉(zhuǎn)某些超過180°的角度的情況下，具有良好品質(zhì)的3D圖像可由該設(shè)備重建。
由X射線源發(fā)射的X射線的一部分被X射線探測(cè)器接收，且所發(fā)射X射線的另一部分在待成像的目標(biāo)中吸收。因此，吸收度取決于在目標(biāo)中不同材料的物理性質(zhì)，且其取決于X射線穿過目標(biāo)的路徑長(zhǎng)度。通常，被X射線探測(cè)器接收的X射線的一部分并不穿過待成像的目標(biāo)，尤其是在X射線束邊緣區(qū)域中的X射線。
X射線探測(cè)器可包含X射線圖像增強(qiáng)器或可為平板X射線探測(cè)器。在兩種情況下也可發(fā)生一種被稱作低頻下降(LFD)的現(xiàn)象，也被稱作閃光(flare)或雜光，這種現(xiàn)象可促進(jìn)尤其在中對(duì)比與低對(duì)比3D圖像重建中的半圓偽影(artifact)。在中對(duì)比與軟組織3D成像情況下，此等偽影可導(dǎo)致不可接受的對(duì)比分辨率減小。
被稱作閃光(低頻下降)的現(xiàn)象由R.Luhta與J.A.Rowlands在Medical Physics，第17卷，第5期，1990年9/10月，第913頁(yè)到第921頁(yè)中的“Origins of flare in X-ray image intensifiers”中描述。此公告描述可通過使X射線散射，通過使電子散射及通過使圖像增強(qiáng)器中的光散射或反射造成閃光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)在于提供一種包含臂的三維(3D)X射線成像設(shè)備，其中X射線源附接到該臂的一端，且其中X射線探測(cè)器附接到該臂的另一端，其中在圖像增強(qiáng)器中由低頻下降所造成的所產(chǎn)生的3D重建的干擾減小，因此改進(jìn)重建的3D圖像的品質(zhì)。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，在X射線源的前方存在一個(gè)衰減器，所述衰減器吸收X射線的一部分使得在衰減器中部的吸收度小于衰減器中部周圍的部分中的吸收度。
一般而言，由X射線源發(fā)射的X射線束的中部將具有比X射線束中部周圍的部分更長(zhǎng)的穿過目標(biāo)的路徑，其中在X射線束邊緣區(qū)域中的X射線可能不穿過目標(biāo)到達(dá)X射線探測(cè)器的X射線接收表面。因此，X射線的強(qiáng)度在X射線探測(cè)器的X射線接收表面上是不同的，其中，一般而言，在中央?yún)^(qū)域中所接收的X射線的強(qiáng)度小于在中央?yún)^(qū)域周圍區(qū)域中所接收的X射線的強(qiáng)度，且遠(yuǎn)小于在邊緣區(qū)域中所接收的X射線的強(qiáng)度，尤其使人頭成像的情況下。已發(fā)現(xiàn)所接收X射線強(qiáng)度的這種不同促進(jìn)低頻下降的作用，尤其在進(jìn)行中對(duì)比和低對(duì)比3D圖像重建的情況下。另外已發(fā)現(xiàn)，如上文所述通過衰減器減小所述強(qiáng)度是一種減小由所述低頻下降造成的3D圖像中的干擾的有效方法，而且其改進(jìn)對(duì)比分辨率。
在一優(yōu)選的實(shí)施例中，所述X射線探測(cè)器包含X射線圖像增強(qiáng)器。在R.Luhta和J.A.Rowlands的所述公告“Origins of flare in X-rayimage intensifiers”中描述X射線圖像增強(qiáng)器中低頻下降的現(xiàn)象，且表示通過使用如上文所述的衰減器，可在很大程度上減小這種現(xiàn)象的干擾。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，所述X射線探測(cè)器包含平板X射線探測(cè)器。盡管在平板X射線探測(cè)器中的低頻下降問題與X射線圖像增強(qiáng)器中相比并不那么煩擾，但已表現(xiàn)利用所述衰減器也改進(jìn)利用平板X射線探測(cè)器的3D成像，其中可在閃爍器上方的蓋內(nèi)發(fā)生X射線散射。
優(yōu)選地，所述衰減器包含X射線吸收材料的板狀構(gòu)件，該板狀構(gòu)件具有不同的厚度，其中板狀構(gòu)件的中部比板狀構(gòu)件中部周圍的區(qū)域更薄。優(yōu)選地，從板狀構(gòu)件中央?yún)^(qū)域的板狀構(gòu)件較薄部分到板狀構(gòu)件所述中央?yún)^(qū)域周圍的較厚部分存在逐漸的過渡。優(yōu)選地，X射線吸收材料為鋁，這種材料已被證明具有用于該目的的適當(dāng)物理性質(zhì)。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，X射線吸收材料的板狀構(gòu)件的一側(cè)是平坦的，因此板狀構(gòu)件的僅一個(gè)側(cè)必需被機(jī)械加工以形成板狀構(gòu)件所要的厚度差異，而另一側(cè)可容易地制造為完全平坦且平滑的。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，衰減器附接到X射線管外殼，因此其被集成到X射線源中，其中衰減器的平坦側(cè)朝向X射線管。
另外，本發(fā)明涉及一種通過包含C形臂的三維X射線成像設(shè)備產(chǎn)生三維X射線圖像的方法，所述C形臂圍繞穿過待成像目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其中X射線源附接到C形臂的一端，且其中用于接收X射線并增強(qiáng)信號(hào)的X射線圖像增強(qiáng)器附接到C形臂的另一端，其中衰減器安裝于X射線源的前方，所述衰減器吸收X射線的一部分，其中在衰減器中部的吸收度低于衰減器所述中部周圍的部分中的吸收度。
現(xiàn)在將通過描述包含可圍繞穿過待成像目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的C形臂的三維X射線成像設(shè)備來進(jìn)一步闡述本發(fā)明，其中X射線源附接到C形臂的一端，且其中用于接收X射線并增強(qiáng)信號(hào)的X射線像增強(qiáng)器附接到C形臂的另一端.


在描述中參考附圖，附圖包括僅為圖示的圖形，其中圖1展示3D X射線成像設(shè)備；圖2為根據(jù)圖3中的箭頭II的衰減器的視圖；及圖3為沿圖2中的線III-III的截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為根據(jù)本發(fā)明的三維(3D)X射線成像設(shè)備的透視圖，此時(shí)其被安裝在醫(yī)療室中。支架1被安裝到醫(yī)療室的地板2上，且包含水平伸展部分3。水平支承臂4通過垂直導(dǎo)軌5附接到水平伸展部分3的一端，因此支承臂4可在垂直方向上下移動(dòng)。支承臂4的端部運(yùn)載一個(gè)用于支承患者7的病人檢查床6，而且該患者7的一部分必須成像。
支架1的水平伸展部分3配備水平伸展導(dǎo)軌8，這些導(dǎo)軌8通過可在所述水平伸展部分3上移動(dòng)的滑動(dòng)架9嚙合，如由箭頭10所示。旋轉(zhuǎn)架11附接到滑動(dòng)架9，且滑動(dòng)架11可關(guān)于滑動(dòng)架9圍繞水平軸12旋轉(zhuǎn)，如由箭頭15與16所表示。
旋轉(zhuǎn)架11與C形臂14的圓形導(dǎo)軌13嚙合，因此C形臂14可圍繞垂直于穿過C形臂14的平面導(dǎo)向的軸做出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(意即，在圖1中病人檢查床6的縱向)。
X射線源17附接到C形臂14的下端，且X射線圖像增強(qiáng)器18附接到C形臂14的上端。X射線源17在X射線圖像增強(qiáng)器18的方向(如帶狀線19所表示)發(fā)射X射線束。X射線的至少一部分穿過躺在病人檢查床6上的患者7，其中通過X射線圖像增強(qiáng)器18做出患者7的一部分內(nèi)部的X射線圖像。在做出多個(gè)X射線圖像之后，其中C形臂14旋轉(zhuǎn)使得X射線從不同方向撞擊患者7，通過設(shè)備中的計(jì)算工具，這些X射線圖像以已知的方式轉(zhuǎn)換為三維X射線圖像重建，在圖1中并未展示這種計(jì)算工具。
X射線源17包含含有X射線管的外殼。X射線衰減器20附接到所述外殼，因此由X射線管發(fā)射的X射線在其離開X射線源17之前穿過衰減器20。在圖2與圖3中更詳細(xì)地展示衰減器20。
圖2從背側(cè)展示板狀衰減器20，意即，朝向患者的衰減器的這側(cè)。衰減器20由鋁制造且在圖3中其總厚度表示為B，且(例如)為32mm。衰減器20配備帶有凹口22的周邊法蘭21，且可通過該法蘭21固定到X射線源17(參見圖1)的外殼。衰減器具有外側(cè)23，該側(cè)23平坦且朝向患者，還具有外側(cè)24，該側(cè)具有大體上凹入的表面，在這個(gè)實(shí)例中，為鐘形表面，其圍繞中心軸25旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
當(dāng)板狀衰減器20在X射線管前方安裝于X射線源外殼17(參看圖1)上時(shí)，X射線束將穿過衰減器20，其中X射線的一部分將被衰減器20的鋁材料吸收。由于在衰減器20中部(軸25附近)的材料厚度小于中部周圍的材料厚度，因此X射線束的橫截面將具有X射線強(qiáng)度分布，其中在中心區(qū)域的強(qiáng)度高于在中心區(qū)域周圍區(qū)域中的強(qiáng)度。
如上文所述之實(shí)施例僅為在X射線管前方包含衰減器的三維X射線成像設(shè)備的一個(gè)實(shí)例；很多其他實(shí)施例也是可能的。
權(quán)利要求
1.一種三維X射線成像設(shè)備，其包含可圍繞穿過待成像目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的臂，其中X射線源附接到所述臂的一端，且其中用于接收X射線的X射線探測(cè)器附接到該臂的另一端，其特征在于，衰減器存在于所述X射線源的前方，所述衰減器吸收所述X射線的一部分，其中在所述衰減器的中部的吸收度小于在所述衰減器所述中部周圍的部分中的吸收度。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述X射線探測(cè)器包含X射線圖像增強(qiáng)器。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述X射線探測(cè)器包含平板X射線探測(cè)器。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所述衰減器包含X射線吸收材料的板狀構(gòu)件，所述板狀構(gòu)件具有不同的厚度，其中所述板狀構(gòu)件的中部比所述板狀構(gòu)件的中部周圍的區(qū)域更薄。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述X射線吸收材料為鋁。
6.如權(quán)利要求4或5所述的設(shè)備，其特征在于所述X射線吸收材料的板狀構(gòu)件的一側(cè)是平坦的。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所述衰減器附接到所述X射線管外殼。
8.一種通過三維X射線成像設(shè)備產(chǎn)生三維X射線圖像的方法，所述三維X射線成像設(shè)備包含可圍繞穿過待成像目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的臂，其中X射線源附接到所述臂的一端，且其中用于接收X射線的X射線探測(cè)器附接到所述臂的另一端，其特征在于衰減器安裝于X射線源的前方，所述衰減器吸收所述X射線的一部分，其中在所述衰減器中部的吸收度小于在所述衰減器所述中部周圍的部分中的吸收度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種包含C形臂(14)的醫(yī)學(xué)三維X射線成像設(shè)備，所述C形臂(14)可圍繞穿過待成像的目標(biāo)(7)的旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。X射線源(17)附接到C形臂(14)的一端，且用于接收X射線的X射線探測(cè)器(18)附接到C形臂(14)的另一端。衰減器(20)存在于X射線源(17)前方，所述衰減器(20)吸收X射線的一部分。在所述衰減器(20)中部的吸收度小于在所述衰減器(20)所述中部周圍的部分中的吸收度。
文檔編號(hào)A61B6/00GK101090669SQ200580045242
公開日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者P·范德哈爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司