X射線成像設(shè)備及其控制方法
【專利說明】
[0001] 本申請(qǐng)要求于2013年11月18日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的第10-2013-0140234 號(hào)韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的公開通過引用全部包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 示例實(shí)施例涉及一種X射線成像設(shè)備和/或其控制方法，所述X射線成像設(shè)備被 構(gòu)造為通過將X射線輻射到被檢體上以對(duì)被檢體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)成像。
【背景技術(shù)】
[0003] X射線成像設(shè)備是一般被構(gòu)造為通過將X射線輻射到被檢體并使用穿透被檢體的 X射線來獲得被檢體內(nèi)部的圖像的設(shè)備。由于X射線的穿透性根據(jù)例如形成被檢體的材料 的特性而不同，因此可通過檢測(cè)穿透被檢體的X射線的強(qiáng)烈度或強(qiáng)度來對(duì)被檢體的內(nèi)部結(jié) 構(gòu)進(jìn)行成像。
[0004] 目前，已經(jīng)開發(fā)出X射線移動(dòng)圖像技術(shù)來觀察被檢體中的移動(dòng)，并用于例如介入 外科手術(shù)（諸如血管造影術(shù)或熒光鏡檢查）期間的X射線成像領(lǐng)域。
[0005] 通常期望減少輻射到被檢體的X射線輻射劑量以確保X射線成像設(shè)備的安全性， 并且已經(jīng)進(jìn)行了研究和開發(fā)來減少X射線的輻射劑量。
[0006] 然而，當(dāng)減少X射線的輻射劑量的方法影響了手術(shù)的工作流程或成為X射線操作 員的繁雜工作時(shí)，操作員會(huì)不期望X射線輻射劑量的減少而是期望更直接或更簡(jiǎn)單的外科 手術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 示例實(shí)施例涉及一種被構(gòu)造為進(jìn)行以下操作的X射線成像設(shè)備和/或控制該X射 線成像設(shè)備的方法：使用卡爾曼濾波器追蹤感興趣對(duì)象的位置；計(jì)算指示追蹤的精確度的 協(xié)方差；控制準(zhǔn)直器使得感興趣對(duì)象的位置和計(jì)算的協(xié)方差可以與被輻射有X射線的區(qū)域 的位置和面積相關(guān)聯(lián)。
[0008] 將在以下的描述中部分地闡述額外示例實(shí)施例，并且這部分將在描述中是清楚 的，或可以通過示例實(shí)施例的實(shí)踐而被學(xué)習(xí)。
[0009] 根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，一種X射線成像設(shè)備包括：X射線源；準(zhǔn)直器，被構(gòu)造為 調(diào)整由X射線源輻射的X射線的輻射區(qū)域；處理器，被構(gòu)造為在X射線圖像中確定感興趣區(qū) 域（R0I)，跟蹤或追蹤ROI中的感興趣對(duì)象的位置，控制準(zhǔn)直器使得被輻射有X射線的區(qū)域 與跟蹤或追蹤感興趣對(duì)象的操作相關(guān)聯(lián)。
[0010] 根據(jù)至少一示例實(shí)施例，一種控制X射線成像設(shè)備的方法包括：在X射線圖像中確 定感興趣區(qū)域（ROI);追蹤ROI中的感興趣對(duì)象的位置；控制準(zhǔn)直器使得被輻射有X射線的 區(qū)域與追蹤感興趣對(duì)象的操作相關(guān)聯(lián)。
[0011] 根據(jù)另一示例實(shí)施例，一種X射線成像設(shè)備包括：x射線源；準(zhǔn)直器，被構(gòu)造為調(diào)整 由X射線源輻射的X射線的輻射區(qū)域；處理器，被構(gòu)造為在X射線圖像中確定感興趣區(qū)域 (ROI)，追蹤ROI中的感興趣對(duì)象的位置，計(jì)算指示所述跟蹤的精確度的協(xié)方差；控制器，被 構(gòu)造為控制準(zhǔn)直器的驅(qū)動(dòng)，對(duì)輻射有X射線的區(qū)域的位置進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將被輻射有X射線的區(qū) 域的位置跟隨跟蹤到的感興趣對(duì)象的位置，并且將被輻射有X射線的區(qū)域的位置與所述協(xié) 方差相關(guān)聯(lián)。
[0012] 示例實(shí)施例包括開發(fā)用于在不影響X射線操作員的外科手術(shù)的情況下減少輻射 到被檢體上的X射線的輻射劑量的技術(shù)。
[0013] 至少一個(gè)示例實(shí)施例涉及一種X射線成像的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，包括：調(diào)整經(jīng)由X 射線源輻射的X射線的輻射，確定X射線圖像中的感興趣區(qū)域（ROI)，追蹤ROI中的感興趣 對(duì)象的位置，將輻射有X射線的區(qū)域與追蹤到的感興趣對(duì)象的位置相關(guān)聯(lián)。
【附圖說明】
[0014] 從以下結(jié)合附圖描述中，這些和/或其它示例實(shí)施例將變得清楚且更易于理解， 在附圖中：
[0015] 圖1示出根據(jù)至少一示例實(shí)施例的X射線成像設(shè)備；
[0016] 圖2是在圖1中示出的示例X射線成像設(shè)備的框圖；
[0017] 圖3是示出包括在圖1的示例X射線成像設(shè)備中的X射線管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖視 圖；
[0018] 圖4是示出根據(jù)被檢體體內(nèi)的各種材料的X射線能量和衰減系數(shù)之間的關(guān)系的曲 線圖；
[0019] 圖5示意性地示出根據(jù)至少一示例實(shí)施例的在時(shí)間減影中使用的X射線圖像；
[0020] 圖6A示出根據(jù)至少一示例實(shí)施例的根據(jù)時(shí)間減影產(chǎn)生X射線的方法；
[0021] 圖6B示出根據(jù)至少一示例實(shí)施例的根據(jù)時(shí)間減影獲得血管X射線圖像的方法；
[0022] 圖7A示出根據(jù)至少一示例實(shí)施例的根據(jù)能量減影產(chǎn)生X射線的方法；
[0023] 圖7B示出根據(jù)至少一示例實(shí)施例的根據(jù)能量減影獲得血管X射線圖像的方法；
[0024] 圖8是示出使用圖1的示例X成像設(shè)備來跟蹤感興趣對(duì)象并控制準(zhǔn)直器的驅(qū)動(dòng)以 使X射線輻射區(qū)域與跟蹤對(duì)象的操作互鎖（interlock)的操作的概念圖；
[0025] 圖9示出根據(jù)至少一示例實(shí)施例的在血管內(nèi)支架植入術(shù)的情況下的感興趣區(qū)域 (ROI);
[0026] 圖10是示出根據(jù)至少一示例實(shí)施例的使用擴(kuò)展卡爾曼濾波器跟蹤感興趣區(qū)域的 操作的概念圖；
[0027] 圖11是示出根據(jù)至少一示例實(shí)施例的跟蹤感興趣對(duì)象的X射線成像方法的流程 圖；
[0028] 圖12示出根據(jù)至少一示例實(shí)施例的在與跟蹤感興趣區(qū)域的操作互鎖的同時(shí)X射 線輻射區(qū)域改變的情況；
[0029] 圖13示出根據(jù)至少一示例實(shí)施例的準(zhǔn)直器的掩罩（mask)根據(jù)由跟蹤結(jié)果形成的 橢圓調(diào)整X射線輻射區(qū)域的情況；
[0030]圖14是示出根據(jù)至少一示例實(shí)施例的的控制圖1的X射線成像設(shè)備的方法的流 程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ] 現(xiàn)在將對(duì)在附圖中示出的示例實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)參照，其中，相同標(biāo)號(hào)始終表示相 同元件。對(duì)此，示例實(shí)施例可具有不同形式并不應(yīng)被解釋為受限于在此闡述的示例實(shí)施例。 因此，僅通過參照附圖描述示例實(shí)施例。當(dāng)諸如"……的至少一個(gè)"的表述位于一列元素之 后時(shí)，該表述修飾元素的整個(gè)列表，而不是修飾所列出的元素中的單個(gè)元素。
[0032] 以下示例實(shí)施例不限制本發(fā)明的范圍。將理解，將理解的是，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為 "在另一元件或?qū)由?或者"連接到"或"結(jié)合到"另一元件時(shí)，該元件或?qū)涌芍苯釉诹硪辉?件上或直接連接到或結(jié)合到另一元件，或者可存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱為"直接在 另一元件或?qū)由?或者"直接連接到"或"直接結(jié)合到"另一元件時(shí)，不存在中間元件。如在 此所使用的術(shù)語"和/或"包括一個(gè)或更多個(gè)關(guān)聯(lián)列出的項(xiàng)目的任意和所有組合。此外，將 理解當(dāng)層被表示為在另一層"下"時(shí)，該層可以直接在另一層下或還可以存在一個(gè)或更多個(gè) 中間層。此外，還將理解，當(dāng)層被表示為在兩個(gè)層"之間"，則該層可以是該兩個(gè)層之間僅有 的層，或還可以存在一個(gè)或更多個(gè)中間層。
[0033] 將理解，雖然在此可使用術(shù)語"第一"、"第二"、"第三"等來描述多個(gè)元件、組件、區(qū) 域、層和/或區(qū)間，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或區(qū)間不應(yīng)被這些術(shù)語限制。僅使用 這些術(shù)語來將一個(gè)元件、組件、區(qū)域、層或區(qū)間與另一元件、組件、區(qū)域、層或區(qū)間區(qū)分開來。 因此，在不脫離示例實(shí)施例的教導(dǎo)的情況下，以下討論的第一元件、組件、區(qū)域、層或區(qū)間可 被命名為第二元件、組件、區(qū)域、層或區(qū)間。
[0034] 在附圖中，為了清楚地示出，層和區(qū)域的維度可被夸大。相同標(biāo)號(hào)始終表示相同元 件。貫穿說明書，相同標(biāo)號(hào)指示相同組件。
[0035] 在此可使用關(guān)于空間的術(shù)語，諸如"在……下方"、"在……之下"、"下面"、"在…… 下面"、"在……之上"、"上面"等，以易于描述在附圖中示出的一個(gè)元件或特征與其它元件 或特征的關(guān)系。將理解，關(guān)于空間的術(shù)語意在包含除了附圖中描繪的使用或操作的裝置的 方位以外的不同方位。例如，如果將附圖中的裝置翻轉(zhuǎn)，則被描述為"在其它元件或特征之 下"或"在其它元件或特征下方"或"在其它元件或特征下面"的元件將"在所述其它元件 或特征之上"。因此，示例術(shù)語"在……之下"和"在……下面"可包含之上和之下的兩個(gè)方 位。裝置可位于其它方位（旋轉(zhuǎn)90度或朝向其它方位），并且在此使用的關(guān)于空間的描述 將被相應(yīng)地解釋。
[0036] 在此使用的術(shù)語僅用于描述特定實(shí)施例的目的，而不是為了限制示例實(shí)施例。如 這里所使用的，除非上下文清楚地指出，否則單數(shù)形式意圖包括復(fù)數(shù)形式。還將理解，在本 說明書中使用的術(shù)語"包括"指明存在闡述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但 不排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合的存在或添 加。如這里所使用的，術(shù)語"和/或"包括一個(gè)或更多個(gè)關(guān)聯(lián)列出的項(xiàng)目的任何和所有組合。
[0037] 在此參照示意性示出理想化示例實(shí)施例（和媒介結(jié)構(gòu)）的代表性示例描述示例實(shí) 施例。如此，期望由于例如制造技術(shù)和/或容差所導(dǎo)致的示例的形狀的改變。因此，示例實(shí) 施例不應(yīng)被解釋為限制于在此示出的區(qū)域的特定形狀，而是包括由例如制造所導(dǎo)致的形狀 的偏差。例如，被示出為矩形的植入?yún)^(qū)域通常在其邊緣具有圓形或曲線形特征和/或漸變 的植入密度，而不是從植入到非植入?yún)^(qū)域的二態(tài)改變。類似地，由植入形成的埋入?yún)^(qū)域可導(dǎo) 致在埋入?yún)^(qū)域和發(fā)生植入的表面之間的區(qū)域中的某種程度的植入。因此，在附圖中示出的 區(qū)域在性質(zhì)上是示意性的，并且它們的形狀不意圖示出裝置的區(qū)域的實(shí)際形狀，并且不意 圖限制示例實(shí)施例的范圍。
[0038] 除非另外定義，否則在此使用的所有術(shù)語（包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語）具有本發(fā)明構(gòu) 思所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所通常理解的意義。還將理解，諸如在通用字典中定義的術(shù)語 應(yīng)被解釋為具有與在現(xiàn)有技術(shù)的背景和/或本說明書中的意義一致的意義，而不應(yīng)被解釋 為理想化或過于正式的意義，除非文中如此表述。當(dāng)諸如"……的至少一個(gè)"的表述位于一 列元素之后時(shí)，該表述修飾全部列出元素表，而不是修飾所列元素的單個(gè)元素。
[0039] 現(xiàn)在將對(duì)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)參照，實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中，相同標(biāo)號(hào)始終 表示相同元件。對(duì)此，本實(shí)施例可具有不同形式并不應(yīng)被解釋為受限于在此闡述的描述。因 此，以下僅通過參照附圖描述實(shí)施例，以解釋本描述的示例實(shí)施例。
[0040] 圖1示出根據(jù)本至少一示例實(shí)施例的X射線成像設(shè)備，圖2示出圖1中示出的X 射線成像設(shè)備的框圖，圖3是示出包括在圖1的X射線成像設(shè)備中的X射線管的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 的剖視圖。
[0041] 如圖1中所示，用于血管造影術(shù)的示例X射線成像設(shè)備100可具有C臂101的結(jié) 構(gòu)。X射線產(chǎn)生組件107和X射線檢測(cè)單元120可安裝到C臂101的兩端。C臂101經(jīng)由 連接軸105連接到主體103,并且可沿軌道方向旋轉(zhuǎn)。
[0042] 如圖2中所示，X射線源110、準(zhǔn)直器112、濾波單元（未示出）可設(shè)置在圖1的X 射線產(chǎn)生組件107內(nèi)部。如果病人載臺(tái)209被置于X射線產(chǎn)生組件107和X射線檢測(cè)單元 120之間并且被檢體被置于病人載臺(tái)209上，則X射線源110將X射線輻射到被檢體，并且 X射線檢測(cè)單元120檢測(cè)來自被檢體的或穿透被檢體的輻射的X射線，從而獲得被檢體的X 射線圖像。
[0043] 用于血管造影術(shù)的X射線成像設(shè)備100可根據(jù)各種成像模式執(zhí)行X射線成像并可 獲得關(guān)于被檢體的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)圖像。用戶可在觀看顯示器172的同時(shí)執(zhí)行外科手術(shù)或診斷， 其中，顯示器172包括例如一個(gè)屏幕或多個(gè)屏幕并可顯示給定外科手術(shù)或診斷所需的一個(gè) 圖像或多個(gè)圖像。
[0044] 用戶可使用在X射線成像設(shè)備100上設(shè)置的輸入單元171來輸