X射線成像系統(tǒng)與方法
【專利摘要】一種X射線成像系統(tǒng)可包括用于投射X射線輻射光束的X射線源(36)和被放置為在一位置處接收X射線輻射光束的X射線檢測器(100)。該X射線檢測器可包括：(i)具有第一側(cè)(112)和與該第一側(cè)相反的第二側(cè)(114)的單片襯底，(ii)部署在該第一側(cè)上的閃光層(120)，且該閃光層包括第一區(qū)域(122)和第二區(qū)域(124)，該第一區(qū)域具有第一X射線敏感度且該第二區(qū)域具有與該第一X射線敏感度不同的第二X射線敏感度，和(iii)部署在該第二側(cè)上的光電傳感器陣列(130)。該X射線源和X射線檢測器可被配置為調(diào)整該X射線檢測器接收該X射線輻射光束的位置，以使該位置主要位于該第一區(qū)域或該第二區(qū)域內(nèi)。
【專利說明】X射線成像系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本公開涉及X射線成像系統(tǒng)，且更特定地，涉及用單個X射線檢測器提供不同成像特性的X射線成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]這一部分提供了與本申請有關(guān)的背景信息，這些背景信息并非必然是現(xiàn)有技術(shù)。
[0003]對象，諸如人類對象，可選擇或要求經(jīng)受外科手術(shù)來修正或增大患者的解剖構(gòu)造。解剖構(gòu)造的增大可包括各種手術(shù)，諸如骨頭的移動或增大、插入可植入設(shè)備、或其他合適的手術(shù)。外科醫(yī)生可利用患者圖像在對象上執(zhí)行手術(shù)，該患者圖像可使用諸如磁共振成像(MRI)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)系統(tǒng)、熒光檢查(如，C-臂成像系統(tǒng))、或其他合適的成像系統(tǒng)之類的成像系統(tǒng)所獲取。
[0004]患者圖像可幫助執(zhí)行手術(shù)，包括計(jì)劃手術(shù)和執(zhí)行手術(shù)。外科醫(yī)生可選擇患者的二維圖像或三維圖像表示。這些圖像，通過允許外科醫(yī)生在執(zhí)行手術(shù)時不移除所覆蓋的組織(包括皮膚和肌肉組織)來查看患者的解剖構(gòu)造，可幫助外科醫(yī)生以較少侵入性的技術(shù)來執(zhí)行手術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]這一部分提供了關(guān)于本申請的一般性概述，并沒有全面揭示其全部范圍或全部特征。
[0006]根據(jù)各實(shí)施例，X射線成像系統(tǒng)可包括投射X射線輻射波束的X射線源、和被放置為在一位置處接收X射線輻射波束的X射線檢測器。該X射線檢測器可包括:(i)具有第一側(cè)和與該第一側(cè)相反的第二側(cè)的單片襯底，(ii)部署在該第一側(cè)上的閃光層，且該閃光層包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，該第一區(qū)域具有第一 X射線敏感度且該第二區(qū)域具有與該第一X射線敏感度不同的第二X射線敏感度，和(iii)部署在該第二側(cè)上的光電傳感器陣列。該X射線源和X射線檢測器可被配置為調(diào)整該X射線檢測器接收該X射線輻射波束的位置，以使該位置主要位于該第一區(qū)域或該第二區(qū)域內(nèi)。
[0007]使用X射線成像系統(tǒng)的成像方法可包括將患者置于投射X射線輻射波束的X射線源、和被放置為在一位置處接收X射線輻射波束的X射線檢測器之間。該X射線檢測器可包括:(i)具有第一側(cè)和與該第一側(cè)相反的第二側(cè)的單片襯底，(ii)部署在該第一側(cè)上的閃光層，且該閃光層包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，該第一區(qū)域具有第一 X射線敏感度且該第二區(qū)域具有與該第一 X射線敏感度不同的第二 X射線敏感度，和(iii)部署在該第二側(cè)上的光電傳感器陣列。該方法還可包括調(diào)整該位置以對應(yīng)于將被成像的患者的感興趣區(qū)域，使得X射線輻射波束的至少一部分穿過該感興趣區(qū)域并主要撞擊在第一區(qū)域上。此外，該方法可包括對患者成像從而生成對于患者的感興趣區(qū)域具有第一圖像質(zhì)量且對于患者的除感興趣區(qū)域外的部分具有第二圖像質(zhì)量的圖像，該第一圖像質(zhì)量對應(yīng)于該第一區(qū)域且該第二圖像質(zhì)量對應(yīng)于該第二區(qū)域。[0008]X射線成像系統(tǒng)可包括投射X射線輻射波束的X射線源、被放置為在一位置處接收X射線輻射波束的X射線檢測器、以及耦合至該X-射線源和X-射線檢測器的計(jì)算系統(tǒng)。該X射線檢測器可包括:(i)具有第一側(cè)和與該第一側(cè)相反的第二側(cè)的單片襯底，(ii)部署在該第一側(cè)上的閃光層，且該閃光層包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，該第一區(qū)域具有第一 X射線敏感度且該第二區(qū)域具有與該第一 X射線敏感度不同的第二 X射線敏感度，和(iii)部署在該第二側(cè)上的光電傳感器陣列。該計(jì)算系統(tǒng)可被配置為生成患者圖像，該圖像由X-射線源和X射線生成器成像。該計(jì)算系統(tǒng)可包括配置為顯示該患者圖像的顯示設(shè)備。該計(jì)算系統(tǒng)還可被配置為調(diào)整該位置以對應(yīng)于患者的感興趣區(qū)域，使得X射線輻射波束的至少一部分配置為穿過該感興趣區(qū)域并主要撞擊在第一區(qū)域上。該患者圖像可對于患者的感興趣區(qū)域具有第一圖像質(zhì)量、且對于患者的除感興趣區(qū)域外的部分具有第二圖像質(zhì)量。該第一圖像質(zhì)量對應(yīng)于該第一區(qū)域且該第二圖像質(zhì)量對應(yīng)于該第二區(qū)域。
[0009]從本文所提供的描述中，將會明顯看到更進(jìn)一步的應(yīng)用領(lǐng)域。本
【發(fā)明內(nèi)容】
部分的描述和具體示例僅僅用于示出而非用于限定本申請的范圍。
[0010]附圖簡述
[0011]本文所描述的附圖僅僅用于示出選定的實(shí)施例而非所有可能的實(shí)現(xiàn)，并不旨在限定本申請的范圍。
[0012]圖1是在手術(shù)室內(nèi)根據(jù)本公開的各實(shí)施例的示例性成像系統(tǒng)的環(huán)境示圖。
[0013]圖2是圖1的成像系統(tǒng)的示例性計(jì)算系統(tǒng)的示意圖；
[0014]圖3是圖2的計(jì)算系統(tǒng)的示例性系統(tǒng)單元的示意圖；
[0015]圖4是圖1的成像系統(tǒng)的示例性X射線檢測器的示意圖；
[0016]圖5是圖4的沿線5-5獲取的示例性X射線檢測器的示意性截面圖；
[0017]圖6是圖4的沿線5-5的示例性X射線檢測器的示意性截面圖，示出了可選的構(gòu)造;
[0018]圖7是圖1的成像系統(tǒng)的示例性X射線源和示例性X射線檢測器的示意圖；
[0019]圖8A是圖1的成像系統(tǒng)的示例性X射線檢測器的示意圖，其中X射線輻射波束的
位置在第一位置；且
[0020]圖SB是圖1的成像系統(tǒng)的示例性X射線檢測器的示意圖，其中X射線輻射波束的
位置在第二位置。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本質(zhì)上，下文的描述僅是示例性的。應(yīng)該理解的是，在全部附圖中，對應(yīng)的參考標(biāo)號表示類似或?qū)?yīng)的部件或特征。如上所述，本教示涉及一種成像系統(tǒng)，諸如辦公地點(diǎn)在美國科羅拉多州路易斯維爾的美敦力導(dǎo)航有限公司所售賣的O-Arm?成像系統(tǒng)。然而，應(yīng)該注意，本教示可被應(yīng)用于任何合適的成像系統(tǒng)，諸如C-臂成像設(shè)備。進(jìn)一步，如本文中所使用的，術(shù)語“模塊”可指執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序的可由計(jì)算設(shè)備獲取的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)、專用集成電路(ASIC)、電子電路、處理器(共享、專用、或組處理器)和存儲器、組合式邏輯電路、和/或提供所述功能的其他合適的軟件、固件程序或組件。
[0022]參看圖1，在手術(shù)室或手術(shù)房10內(nèi)，諸如用戶12之類的用戶，可在患者14上執(zhí)行手術(shù)。在執(zhí)行手術(shù)時，用戶12可使用成像系統(tǒng)16來獲取患者14的圖像數(shù)據(jù)用于執(zhí)行手術(shù)。所獲得的患者14的圖像數(shù)據(jù)可包括用X射線成像系統(tǒng)(包括此處公開的那些)所獲取的二維(2D)投影。然而，可理解的是，還可生成體積模型的2D前向投影，也如此處所公開的那樣。
[0023]在一個示例中，可使用所獲取的圖像數(shù)據(jù)來生成模型。該模型可以是使用各種技術(shù)基于所獲取的圖像生成的三維(3D)體積模型，各種技術(shù)包括迭代技術(shù)，也如此處進(jìn)一步討論地那樣。所顯示的圖像數(shù)據(jù)18可被顯示在顯示設(shè)備20上，且此外，可被顯示在與成像計(jì)算系統(tǒng)32相關(guān)聯(lián)的顯示設(shè)備32a上，如此處將更詳細(xì)地討論地那樣。所顯示的圖像數(shù)據(jù)可以是2D圖像、3D圖像、或隨時間變化的四維圖像。所顯示的圖像數(shù)據(jù)18還可包括所獲取的圖像數(shù)據(jù)、所產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)、或包括上述兩者、或者各種類型圖像數(shù)據(jù)的合并。
[0024]將理解的是，例如，使用X射線成像系統(tǒng)，所獲取的患者14的圖像數(shù)據(jù)可以是作為2D投影而被獲取的。然后可使用該2D投影來重建患者14的3D體積圖像數(shù)據(jù)。還有，可從該3D體積圖像數(shù)據(jù)中生成理論的或前向的2D投影。因此，可理解的是該圖像數(shù)據(jù)可以是2D投影或3D體積模型。
[0025]顯示設(shè)備20可以是計(jì)算系統(tǒng)22的一部分。該計(jì)算系統(tǒng)22可包括各種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是可由計(jì)算系統(tǒng)22訪問的任何可用介質(zhì)，并可包括易失性和非易失性介質(zhì)、以及可移動、不可移動介質(zhì)。作為示例而非限制，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)和通信介質(zhì)。存儲介質(zhì)包括，但不限于，RAM、ROM、EEPR0M、閃存、或其他存儲器技術(shù)、CD-ROM、數(shù)字多功能盤(DVD)、或其他光盤存儲、磁帶盒、磁帶、磁盤存儲、或其他磁性存儲設(shè)備、或能用于存儲計(jì)算機(jī)可讀指令、軟件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊、和其他數(shù)據(jù)且可由計(jì)算系統(tǒng)22訪問的任何其他介質(zhì)。可直接訪問或通過諸如因特網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)來訪問該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
[0026]在一個示例中，計(jì)算系統(tǒng)22可包括諸如鍵盤之類的輸入設(shè)備24、以及可結(jié)合至計(jì)算系統(tǒng)22的一個或多個處理器26 (該一個或多個處理器可包括多處理核心處理器、微處理器等)。輸入設(shè)備24可包括能使用戶與計(jì)算系統(tǒng)22交互的任何合適的設(shè)備，諸如觸摸板、觸摸筆、觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)、跟蹤球、無線鼠標(biāo)、可聽控制、或其組合。進(jìn)一步，盡管計(jì)算系統(tǒng)22在此處被描述和圖示為包括與計(jì)算設(shè)備20分離的輸入設(shè)備24，但是計(jì)算系統(tǒng)22可包括觸摸板或膝上型計(jì)算設(shè)備，且進(jìn)一步，計(jì)算系統(tǒng)22可被結(jié)合到與成像系統(tǒng)16相關(guān)聯(lián)的成像計(jì)算系統(tǒng)32內(nèi)或是與成像系統(tǒng)16相關(guān)聯(lián)的成像計(jì)算系統(tǒng)32的一部分。
[0027]可在計(jì)算系統(tǒng)22和顯示設(shè)備20之間提供連接28，用于數(shù)據(jù)通信以允許驅(qū)動顯示設(shè)備20來示出該圖像數(shù)據(jù)18。
[0028]成像系統(tǒng)16可包括辦公地點(diǎn)在美國科羅拉多州路易斯維爾的美敦力導(dǎo)航有限公司所售賣的O-Arm?成像系統(tǒng)。然而，應(yīng)該注意，本教示可被應(yīng)用于任何合適的成像系統(tǒng)，諸如C-臂成像設(shè)備。在所選手術(shù)期間使用的包括O-Arm?成像系統(tǒng)或其他合適的成像系統(tǒng)的成像系統(tǒng)16,在2009年5月13日提交的、名為“System And Method For AutomaticRegistration Between An Image And A Subject (用于在圖像和對象之間自動登記的系統(tǒng)與方法)”的美國專利申請N0.12/465，206中也有描述，該專利通過引用全部結(jié)合至此。有關(guān)O-Arm成像系統(tǒng)或其他合適的成像系統(tǒng)的附加描述可在美國專利N0.7，188，998、7，108,421,7, 106，825、7，001，045、和6，940，941中找到，這些專利的每一個通過引用全部結(jié)合至此。[0029]成像系統(tǒng)16可包括移動推車30，該推車包括成像計(jì)算系統(tǒng)32和成像構(gòu)臺34，在構(gòu)臺中放置了 X射線源36和X射線檢測器100。參看圖1，移動推車30可從一個手術(shù)室或手術(shù)房移動至另一個，且構(gòu)臺34可相對于移動推車30移動，如此處進(jìn)一步所述。這允許成像系統(tǒng)16是可移動的，從而可被用在多個位置且由多個手術(shù)使用而不需要專用于固定成像系統(tǒng)的資本支出和空間。
[0030]參看圖2，所提供的圖示出了圖像計(jì)算系統(tǒng)32的示例性實(shí)施例，該計(jì)算系統(tǒng)的一些或全部組件可與本公開的教示結(jié)合使用。成像計(jì)算系統(tǒng)32可包括各種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是可由成像計(jì)算系統(tǒng)32訪問的任何可用介質(zhì)，并包括易失性和非易失性介質(zhì)、以及可移動、不可移動介質(zhì)。作為示例而非限制，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)和通信介質(zhì)。存儲介質(zhì)包括，但不限于，RAM、ROM、EEPR0M、閃存、或其他存儲器技術(shù)、CD-ROM、數(shù)字多功能盤(DVD)、或其他光盤存儲、磁帶盒、磁帶、磁盤存儲、或其他磁性存儲設(shè)備、或能用于存儲計(jì)算機(jī)可讀指令、軟件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊、和其他數(shù)據(jù)且可由成像計(jì)算系統(tǒng)32訪問的任何其他介質(zhì)?？芍苯釉L問或通過諸如因特網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)來訪問該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
[0031]在一個示例中，成像計(jì)算系統(tǒng)32包括顯示設(shè)備32a和系統(tǒng)單元32b。如所示，顯示設(shè)備32a可包括計(jì)算機(jī)視頻屏幕或監(jiān)測器。成像計(jì)算系統(tǒng)32還可包括至少一個輸入設(shè)備32c。如圖3中所示，系統(tǒng)單元32b包括處理器92和存儲器94，存儲器可包括軟件96和數(shù)據(jù)98。
[0032]在這個示例中，該至少一個輸入設(shè)備32c包括鍵盤。然而,應(yīng)該理解的是,該至少一個輸入設(shè)備32c可包括能使用戶與該成像計(jì)算系統(tǒng)32交互的任何合適的設(shè)備，諸如觸摸板、觸摸筆、觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)、跟蹤球、無線鼠標(biāo)、可聽控制、或其組合。進(jìn)一步，盡管成像計(jì)算系統(tǒng)32在此處被描述且示出為包括具有顯示設(shè)備32a的系統(tǒng)單元32b，該成像計(jì)算系統(tǒng)32可包括觸摸板或膝上型計(jì)算設(shè)備，且該顯示器可采用顯示器20。
[0033]成像計(jì)算系統(tǒng)32可控制源36、檢測器100、或轉(zhuǎn)子40來能進(jìn)行偏心的圖像數(shù)據(jù)的獲取?？稍谔幚砥?2和顯示設(shè)備32a之間提供連接，用于數(shù)據(jù)通信以允許驅(qū)動顯示設(shè)備32a來示出該圖像數(shù)據(jù)18。
[0034]參看圖1，源36可發(fā)出X射線輻射波束通過患者14，這將由檢測器100所檢測。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解地，由源36所發(fā)出的X射線可以是在錐體中被發(fā)射的并由檢測器100所檢測。源36和檢測器100各自可耦合至轉(zhuǎn)子40從而在構(gòu)臺34內(nèi)大致直徑地相對，且在構(gòu)臺34內(nèi)相對患者14可移動。因此，檢測器100可主要在箭頭39的方向圍繞患者14以360°動作旋轉(zhuǎn)地移動，且源36可與檢測器100相呼應(yīng)地移動以使源36維持遠(yuǎn)離檢測器100大致180°且與檢測器100相對。
[0035]此外，源36可樞轉(zhuǎn)地安裝至轉(zhuǎn)子40且可由致動器控制，從而源36可受控地相對于轉(zhuǎn)子40和檢測器100樞轉(zhuǎn)。通過使源36受控地樞轉(zhuǎn)，X射線軌跡可相對于患者14成一定角度或改變，而不需要相對于構(gòu)臺34來重新放置患者14。進(jìn)一步，檢測器100可圍繞相對于轉(zhuǎn)子40的弧度進(jìn)行平移。由于檢測器100可平移，檢測器100可在任何期望的樞轉(zhuǎn)角檢測由源36所發(fā)射的X射線，這可確保獲取偏心圖像數(shù)據(jù)。當(dāng)需要獲取期望的圖像數(shù)據(jù)(在中心的或偏心的)時，轉(zhuǎn)子40關(guān)于構(gòu)臺34可旋轉(zhuǎn)。有關(guān)源36、檢測器100、和轉(zhuǎn)子40的移動機(jī)制的附加細(xì)節(jié)在前文通過引用結(jié)合的美國專利N0.7，108，421、和2011年3月30日Helm等人提交的(代理人案卷號 5074A-000117/US)、名為“SYSTEM AND METHOD FOR OFF-CENTERIMAGING (偏心成像的系統(tǒng)與方法)”的美國專利申請N0.13/075, 446中被公開，該專利通過引用全部結(jié)合至此。
[0036]參看圖1，構(gòu)臺34主要在箭頭41的方向可相對于患者14等軸地?cái)[動(sway)或搖擺(swing)(下文稱為等軸擺(iso-sway)),患者14可被放置在患者支承件或臺15上。構(gòu)臺34還可如箭頭42所示相對于患者14傾斜、沿線44相對于患者14和移動推車30縱向移動，可相對于移動推車30且與患者14橫向地主要沿線46上下移動、且相對于患者14主要在箭頭48的方向垂直移動，從而允許將源36/檢測器100相對于患者14而放置。
[0037]成像系統(tǒng)16可由成像計(jì)算系統(tǒng)32準(zhǔn)確地控制來將源36/檢測器100相對于患者14移動來生成患者14的準(zhǔn)確的圖像數(shù)據(jù)。此外，成像系統(tǒng)16可經(jīng)由連接50與處理器26連接，連接50可包括從成像系統(tǒng)16到處理器26的有線或無線連接或物理介質(zhì)轉(zhuǎn)移。因此，由成像系統(tǒng)16所收集的圖像數(shù)據(jù)也可從成像計(jì)算系統(tǒng)32轉(zhuǎn)移至計(jì)算系統(tǒng)22用于導(dǎo)航、顯示、重建等。
[0038]簡而言之，繼續(xù)參看圖1，根據(jù)各實(shí)施例，可與未導(dǎo)航的或?qū)Ш降倪^程一起使用該成像系統(tǒng)16。在一些實(shí)施例中，成像系統(tǒng)16可與導(dǎo)航系統(tǒng)17結(jié)合用于執(zhí)行導(dǎo)航過程。導(dǎo)航系統(tǒng)17可包括,例如,計(jì)算系統(tǒng)22、光學(xué)定位器60、電磁定位器62、動態(tài)坐標(biāo)系64、儀器66、光學(xué)跟蹤設(shè)備68、電磁跟蹤設(shè)備70、至少一個通信線72、78、80、和/或?qū)Ш浇涌谠O(shè)備74，如下文進(jìn)一步所述。在導(dǎo)航過程中，定位器(包括光學(xué)定位器60和電磁定位器中的一個或兩者)可被用于在相對于患者14的導(dǎo)航域內(nèi)生成一場、或接收或發(fā)送一信號?？蓪⑾鄬τ诨颊?4的導(dǎo)航空間或?qū)Ш接虻怯浿翀D像數(shù)據(jù)18來允許登記定義在導(dǎo)航域內(nèi)的導(dǎo)航空間和由圖像數(shù)據(jù)18所定義的圖像空間?；颊吒櫰骰騽討B(tài)坐標(biāo)系64可被連接至患者14來允許動態(tài)登記或允許維持患者14向圖像數(shù)據(jù)18的登記。
[0039]然后相對于患者14來跟蹤一儀器66從而允許導(dǎo)航過程。儀器66可包括光學(xué)跟蹤設(shè)備68和/或電磁跟蹤設(shè)備70來允許用光學(xué)跟蹤設(shè)備68和電磁跟蹤設(shè)備70中的一個或兩者來跟蹤該儀器66。儀器66可包括具有接口設(shè)備74的通信線72，接口設(shè)備可與光學(xué)跟蹤設(shè)備68和/或電磁跟蹤設(shè)備70通信。分別使用通信線72、78，然后導(dǎo)航接口設(shè)備74可使用通信線80與處理器26通信。將理解的是，連接或通信線28、50、76、78、或80的任何一個可以是有線、無線、物理介質(zhì)傳輸或移動、或任何其他合適的通信。無論如何，可為合適的通信系統(tǒng)提供各定位器來允許相對于患者14跟蹤該儀器66來允許相對于圖像數(shù)據(jù)18示出所跟蹤的儀器66的位置來進(jìn)行手術(shù)。
[0040]將理解的是，儀器66可以是干涉儀器和/或植入物。植入物可包括心室或血管擴(kuò)張器、脊椎植入物、或神經(jīng)擴(kuò)張器等。儀器66可以是干涉儀器，諸如深腦部或神經(jīng)刺激器、消融設(shè)備、或其他合適的儀器。通過將儀器66的圖表/指示疊加在圖像數(shù)據(jù)18上且不需要直接查看儀器66在患者14內(nèi)，使用所登記的圖像數(shù)據(jù)18，跟蹤儀器66允許查看儀器66相對于患者14的位置。
[0041]進(jìn)一步，成像系統(tǒng)16可包括跟蹤設(shè)備，諸如將由各光學(xué)定位器60或電磁定位器62跟蹤的光學(xué)跟蹤設(shè)備82或電磁跟蹤設(shè)備84。跟蹤設(shè)備82、84可直接與源36、檢測器100、轉(zhuǎn)子40、構(gòu)臺34、或成像系統(tǒng)16的其他合適部分相關(guān)聯(lián)，來確定源36、檢測器100、轉(zhuǎn)子40、和/或構(gòu)臺34相對于所選坐標(biāo)系的位置。如圖所示，可將跟蹤設(shè)備82、84放置在構(gòu)臺34的外殼外部。因此，可相對患者14來跟蹤成像系統(tǒng)16，因?yàn)閮x器66可相對于圖像數(shù)據(jù)18進(jìn)行患者14的初始登記、自動登記、或持續(xù)登記。在上述結(jié)合的美國專利申請N0.12/465，206中討論了登記和導(dǎo)航過程。
[0042]現(xiàn)在參照圖4和5，示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的示例性X射線檢測器100。檢測器100包括襯底110、閃光層120、和光電傳感器陣列130 (諸如薄膜晶體管、光電二極管或類似物)。在成像系統(tǒng)16的操作過程中，X射線源36將向X射線檢測器100投射X射線輻射波束。閃光層120將X射線輻射轉(zhuǎn)換為不同波長處的輻射，諸如可見光。可見光將穿過襯底110且由光電傳感器陣列130所檢測。光電傳感器陣列將可見光轉(zhuǎn)換為可由計(jì)算系統(tǒng)32所檢測到的電信號，且該電信號可由計(jì)算系統(tǒng)32用于生成患者14的圖像(諸如所顯示的圖像數(shù)據(jù)18)。
[0043]襯底110可具有第一側(cè)112和與第一側(cè)112相對的第二側(cè)114。襯底110可以是由玻璃或類似材料制成的單片襯底。襯底110的單片構(gòu)造可減少由閃光層120生成的可見光的非故意的扭曲(散射、反射、折射、衍射等)。
[0044]閃光層120可被安排在襯底110的第一側(cè)112上。在各實(shí)施例中，可通過在襯底110上沉積閃光材料，例如通過物理氣相沉積、濺射沉積、或其他沉積技術(shù)，來制造閃光層120。閃光材料的示例包括碘化銫(CsI)和摻雜鋱的硫氧化釓(Gd202S:Tb)。
[0045]在本公開的一些實(shí)施例中，X射線檢測器100可包括具有不同X射線敏感度的多個區(qū)域，例如，通過對每一個區(qū)域使用不同的閃光材料和/或在各區(qū)域上改變單個閃光材料的厚度。在所示示例中，閃光層120包括具有第一 X射線敏感度的第一區(qū)域122和具有第二 X射線敏感度的第二區(qū)域124。第一區(qū)域122具有第一厚度tl的閃光材料且第二區(qū)域124具有與第一厚度tl不同的第二厚度t2的閃光材料。第一和第二區(qū)域122、124的不同的X射線敏感度允許用戶12使用成像系統(tǒng)16來生成具有不同成像特性/圖像質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)，如下所述。盡管圖示的示例示出具有包括并排安置的兩個不同區(qū)域的閃光層120，可理解的是，使用本公開可使用大于或等于二的任何區(qū)域數(shù)量。此外，這些區(qū)域可被安置為非并排(內(nèi)部區(qū)域被一個或多個外部區(qū)域所圍繞、一個區(qū)域被限制在檢測器的角落部分等等)，而不背離本公開的范圍。
[0046]光電傳感器陣列130可被安排在襯底110的第二側(cè)114上。例如，可通過粘合劑或其他結(jié)合材料，將光電傳感器陣列130結(jié)合至第二側(cè)114。在一些實(shí)施例中，光電傳感器陣列130可包括部署為彼此相連的多個單片光電傳感器子陣列。例如，現(xiàn)在參看圖6，光電傳感器陣列130’可包括在結(jié)合點(diǎn)130處結(jié)合在一起的第一單片光電傳感器子陣列132和第二單片光電傳感器子陣列134。
[0047]在圖6的圖示示例中，第一單片光電傳感器子陣列132對應(yīng)于第一區(qū)域122和第二單片光電傳感器子陣列134對應(yīng)于第二區(qū)域124。以此方式，第一單片光電傳感器子陣列132可接收由第一區(qū)域122生成的輻射，且第二單片光電傳感器子陣列134可接收由第二區(qū)域124生成的輻射。進(jìn)一步，在一些實(shí)施例中，單片光電傳感器子陣列132、134的每一個可具有不同的性能參數(shù)組。單片光電傳感器子陣列132、134的每一個的性能參數(shù)可被選擇為對應(yīng)于其相關(guān)聯(lián)的區(qū)域122、124的X射線敏感度。僅為示例，第一單片光電傳感器子陣列132可具有與第一區(qū)域122的第一X射線敏感度對應(yīng)的第一組性能參數(shù)，且第二單片光電傳感器子陣列134可具有與第二區(qū)域124的第二 X射線敏感度對應(yīng)的第二組性能參數(shù)。在本說明書中的術(shù)語“性能參數(shù)”可包括但不限于，響應(yīng)度、暗電流、噪聲等效功率、輸出線性、光譜響應(yīng)、量子效率、感光度、和/或?qū)τ诠怆妭鞲衅麝嚵械捻憫?yīng)時間。
[0048]在本公開的一些實(shí)施例中，X射線源36可包括部署為對從X射線源36投射出的X射線輻射波束進(jìn)行濾波的一個或多個濾波器(圖7)?？墒褂脼V波器(多個)來將從X射線源36投射出的X射線輻射波束修改為對應(yīng)于X射線檢測器100的區(qū)域122、124的X射線敏感度和/或光電傳感器子陣列132、134的性能參數(shù)組，從而改進(jìn)圖像數(shù)據(jù)的成像特性/圖像質(zhì)量。僅為示例，X射線源36可包括部署為對在X射線檢測器100的第一區(qū)域122處接收的X射線輻射波束進(jìn)行濾波的第一濾波器和部署為對在第二區(qū)域124處接收的X射線輻射波束進(jìn)行濾波的第二濾波器172。第一濾波器170可具有第一組濾波特性，且第二濾波器172可具有與第一組不同的第二組濾波特性。在整個說明書中，術(shù)語“濾波特性”可包括但不限于，濾波器所濾掉的頻率和/或能級(多個)。
[0049]在成像系統(tǒng)16的操作過程中，X射線源36向放置為接收X射線輻射波束的X射線檢測器100投射X射線輻射波束。X射線源36和/或X射線檢測器100的位置可相對于彼此進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便調(diào)節(jié)在X射線檢測器100上接收X射線輻射波束的位置150。例如，可在整個X射線檢測器100上接收該X射線輻射波束?？蛇x地，可僅在X射線檢測器100的一部分上接收該X射線輻射波束?；谟脩?2所期望的成像特性/圖像質(zhì)量，用戶12可例如經(jīng)由計(jì)算系統(tǒng)32來調(diào)節(jié)X射線檢測器100上接收X射線輻射波束的位置。在整個說明書中，術(shù)語“成像特性”和/或“圖像質(zhì)量”可包括但不限于各種對比度、對比靈敏度、劑量效率、對患者的劑量、噪聲、偽像、和/或扭曲。
[0050]在一些實(shí)施例中，可調(diào)節(jié)X射線源36和X射線檢測器100以使X射線檢測器100上接收X射線輻射波束的位置150主要在第一區(qū)域122內(nèi)(圖8A)或在主要在第二區(qū)域124內(nèi)(圖8B)。在本申請中，如果接收X射線輻射波束的位置的超出50%都落在一區(qū)域內(nèi)，則認(rèn)為該位置“主要”容納于該區(qū)域內(nèi)。在一些實(shí)施例中，可調(diào)節(jié)X射線源36和X射線檢測器100以使X射線檢測器100上接收X射線輻射波束的位置150超過70%、超過90%、或完全在第一或第二區(qū)域122、124內(nèi)。以此方式，成像系統(tǒng)16可利用第一和第二區(qū)域122、124的不同X射線敏感度來對于患者14成像。僅示例，對于患者14的低對比度的感興趣區(qū)域成像(諸如腦部的軟組織)可相比對高對比度區(qū)域(諸如骨頭)之類要求具有顯著不同的成像特性/圖像質(zhì)量。使用本公開的成像系統(tǒng)16，取決于將被成像的患者14的感興趣區(qū)域(軟組織、骨頭等)利用X射線檢測器100的不同區(qū)域(第一區(qū)域122或第二區(qū)域124)，從而提供圖像數(shù)據(jù)的合適的成像特性/圖像質(zhì)量。
[0051]不論將被成像的組織類型(骨頭結(jié)構(gòu)、軟組織等)，可利用成像系統(tǒng)16來生成具有合適的成像特性和/或圖像質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)。取決于哪一個區(qū)域(122、124)具有感興趣的對象的合適的X射線敏感度，可調(diào)節(jié)成像系統(tǒng)16 (諸如X射線源36和/或X射線檢測器100)來調(diào)節(jié)位置150將主要落在X射線檢測器100的區(qū)域122、124之一。例如，患者14的感興趣區(qū)域160可被放置為使得X射線輻射波束的一部分通過感興趣區(qū)域160并撞擊在期望的區(qū)域122、124上。以此方式，患者14可被成像，以產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，所述圖像數(shù)據(jù)具有用于感興趣區(qū)域160的第一圖像質(zhì)量(對應(yīng)于第一和第二區(qū)域122、124之一)以及用于患者14的感興趣區(qū)域160之外的部分165的第二圖像質(zhì)量(對應(yīng)于第一和第二區(qū)域122、124的另一個)。[0052]根據(jù)本公開的各實(shí)施例，操作X射線成像系統(tǒng)(諸如成像系統(tǒng)16)的示例性方法包括提供配置為投射X射線輻射波束的X射線源36?？蓪射線檢測器100 (如上所述)放置為在位置150處接收X射線輻射波束。該方法還包括調(diào)整位置150從而對應(yīng)于將被成像的患者14的感興趣區(qū)域160?？烧{(diào)整位置150以使X射線輻射波束的至少一部分通過感興趣區(qū)域160并主要撞擊在第一區(qū)域122 (僅為示例)上。患者14可被成像為生成患者14的圖像(諸如所顯示的圖像數(shù)據(jù)18)。該圖像可對于患者14的感興趣區(qū)域160具有第一圖像質(zhì)量、且對于患者14的除感興趣區(qū)域160外的部分具有第二圖像質(zhì)量。該第一圖像質(zhì)量對應(yīng)于該第一區(qū)域122且該第二圖像質(zhì)量對應(yīng)于該第二區(qū)域124。
[0053]盡管在說明書中描述且在附圖中示出了特定示例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解在不背離本教示范圍的情況下可作出各種變化且可用等效物替換其部件。進(jìn)一步，各示例之間特征、部件、和/或功能的混合和匹配是本文明確構(gòu)想的，從而本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將從本教示中理解，一個示例的特征、部件、和/或功能可按需結(jié)合至另一個示例，除非另有所指，上述。另外，在不背離其主要范圍的情況下，可對于本教示作出很多修改以適應(yīng)特定情況或材料。因此，所意在的是本教示不被限制在附圖所示和說明書所述的特定示例，而是本教示的范圍將包括落在上述描述內(nèi)的任何實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種X射線成像系統(tǒng)，包括: 投射X射線輻射波束的X射線源；和 被放置為在一位置處接收所述X射線輻射波束的X射線檢測器，所述X射線檢測器包括: (i)單片襯底，具有第一側(cè)以及與所述第一側(cè)相反的第二側(cè)； (?)閃光層，部署在所述第一側(cè)上且包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域具有第一 X射線敏感度且所述第二區(qū)域具有不同于所述第一 X射線敏感度的第二 X射線敏感度，以及 iii)部署在所述第二側(cè)上的光電傳感器陣列， 其中所述X射線源和X射線檢測器被配置為調(diào)整所述X射線檢測器接收所述X射線輻射波束的位置，以使所述位置主要位于所述第一區(qū)域或所述第二區(qū)域內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的X射線成像系統(tǒng)，其特征在于，所述單片襯底是玻璃。
3.如權(quán)利要求1所述 的X射線成像系統(tǒng)，其特征在于，其中所述X射線源和X射線檢測器被配置為調(diào)整所述X射線檢測器接收所述X射線輻射波束的位置，以使所述位置完全位于所述第一區(qū)域或所述第二區(qū)域內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的X射線成像系統(tǒng)，其特征在于，通過在所述單片襯底上沉積閃光材料來制造所述閃光層。
5.如權(quán)利要求1所述的X射線成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第一區(qū)域具有第一厚度的閃光材料，且所述第二區(qū)域具有與所述第一厚度不同的第二厚度的閃光材料。
6.如權(quán)利要求5所述的X射線成像系統(tǒng)，其特征在于，通過在所述單片襯底上沉積閃光材料來制造所述閃光層。
7.如權(quán)利要求1所述的X射線成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光電傳感器陣列包括對應(yīng)于所述第一區(qū)域的第一單片光電傳感器子陣列和對應(yīng)于所述第二區(qū)域的第二單片光電傳感器子陣列。
8.如權(quán)利要求7所述的X射線成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第一單片光電傳感器子陣列具有第一組性能參數(shù)，且所述第二單片光電傳感器子陣列具有與所述第一組性能參數(shù)不同的第二組性能參數(shù)。
9.如權(quán)利要求1所述的X射線成像系統(tǒng)，其特征在于，所述X射線源包括配置為對在所述第一區(qū)域處接收到的X射線輻射波束進(jìn)行濾波的第一濾波器和配置為對在所述第二區(qū)域處接收到的X射線輻射波束進(jìn)行濾波的第二濾波器，其中所述第一濾波器具有第一組濾波特性，且所述第二濾波器具有與所述第一組濾波特性不同的第二組濾波特性。
10.如權(quán)利要求1所述的X射線成像系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述X射線源和X射線檢測器結(jié)合的導(dǎo)航系統(tǒng)。
11.一種與X射線成像系統(tǒng)一起使用的成像方法，包括: 將患者放置在配置為投射X射線輻射波束的X射線源和X射線檢測器之間，來在一位置接收所述X射線輻射波束，其中所述X射線檢測器包括: (i)單片襯底，具有第一側(cè)以及與所述第一側(cè)相反的第二側(cè)； (ii)閃光層，部署在所述第一側(cè)上且包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域具有第一 X射線敏感度且所述第二區(qū)域具有不同于所述第一 X射線敏感度的第二 X射線敏感度，以及 iii)部署在所述第二側(cè)上的光電傳感器陣列； 調(diào)整所述位置以對應(yīng)于將被成像的患者的感興趣區(qū)域，以使所述X射線輻射波束的至少一部分穿過所述感興趣區(qū)域并主要撞擊在所述第一區(qū)域上；且 對患者成像，從而生成對于患者的所述感興趣區(qū)域具有第一圖像質(zhì)量且對于患者的除所述感興趣區(qū)域之外的部分具有第二圖像質(zhì)量的圖像，所述第一圖像質(zhì)量對應(yīng)于所述第一區(qū)域且所述第二圖像質(zhì)量對應(yīng)于所述第二區(qū)域。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，成像包括使所述X射線輻射波束穿過形成所述單片襯底的玻璃。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，成像包括使所述X射線輻射波束穿過所述閃光層，所述閃光層已經(jīng)通過在所述單片襯底上沉積閃光材料而被制造。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，成像包括使所述X射線輻射波束穿過所述閃光層，其中所述第一區(qū)域具有第一厚度的閃光材料且所述第二區(qū)域具有與所述第一厚度不同的第二厚度的閃光材料。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，成像包括使所述X射線輻射波束穿過所述閃光層，所述閃光層已經(jīng)通過在所述單片襯底上沉積閃光材料而被制造。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，成像包括向所述光電傳感器陣列投射X射線福射波束，所述光電傳感器陣列包括對應(yīng)于所述第一區(qū)域的第一單片光電傳感器子陣列和對應(yīng)于所述第二區(qū)域的第二單片光電傳感器子陣列。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一單片光電傳感器子陣列具有第一組性能參數(shù)，且所述第二單片光電傳感器子陣列具有與所述第一組性能參數(shù)不同的第二組性能參數(shù)。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，成像包括使X射線輻射波束穿過第一濾波器和第二濾波器，所述第一濾波器配置為對在所述第一區(qū)域處接收到的X射線輻射波束進(jìn)行濾波，且所述第二濾波器配置為對在所述第二區(qū)域處接收到的X射線輻射波束進(jìn)行濾波，其中所述第一濾波器具有第一組濾波特性，且所述第二濾波器具有與所述第一組濾波特性不同的第二組濾波特性。
19.一種X射線成像系統(tǒng)，包括: 投射X射線輻射波束的X射線源； 被放置為在一位置處接收所述X射線輻射波束的X射線檢測器，所述X射線檢測器包括: (i)單片襯底，具有第一側(cè)以及與所述第一側(cè)相反的第二側(cè)； (?)閃光層，部署在所述第一側(cè)上且包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域具有第一 X射線敏感度且所述第二區(qū)域具有不同于所述第一 X射線敏感度的第二 X射線敏感度，以及 iii)部署在所述第二側(cè)上的光電傳感器陣列；和 計(jì)算系統(tǒng)，耦合至所述X射線源和X射線生成器，所述計(jì)算系統(tǒng)配置為生成由所述X射線源和X射線生成器成像的患者圖像，所述計(jì)算系統(tǒng)包括配置為顯示所述患者圖像的顯示設(shè)備，其中所述計(jì)算系統(tǒng)配置為調(diào)整所述位置以對應(yīng)于患者的感興趣區(qū)域，以使所述X射線輻射波束的至少一部分配置為穿過所述感興趣區(qū)域并主要撞擊在所述第一區(qū)域上，且所述患者圖像對于患者的感興趣區(qū)域具有第一圖像質(zhì)量且對于患者的除感興趣區(qū)域之外的部分具有第二圖像質(zhì)量，所述第一圖像質(zhì)量對應(yīng)于所述第一區(qū)域且所述第二圖像質(zhì)量對應(yīng)于所述第二區(qū)域。
20.如權(quán)利要求19所述的X射線成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第一區(qū)域具有第一厚度的閃光材料且所述第二區(qū)域具有與所述第一厚度不同的第二厚度的閃光材料。
21.如權(quán)利要求20所述的X射線成像系統(tǒng)，其特征在于，通過在所述單片襯底上沉積閃光材料來制造所述閃光層。`
【文檔編號】G01T1/20GK103635830SQ201280026665
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月1日
【發(fā)明者】P·A·赫爾姆, S·石 申請人:美敦力導(dǎo)航股份有限公司