X射線(xiàn)成像設(shè)備及控制該設(shè)備的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】X射線(xiàn)成像設(shè)備及控制該設(shè)備的方法
[0001]本申請(qǐng)要求于2013年11月19日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的第P2013-140963號(hào)韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的權(quán)益，該韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的公開(kāi)通過(guò)引用被包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種將X射線(xiàn)輻射到受試體上并對(duì)受試體的內(nèi)部進(jìn)行成像的X射線(xiàn)成像設(shè)備及控制該設(shè)備的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]X射線(xiàn)成像設(shè)備是能夠通過(guò)將X射線(xiàn)放射到受試體上并使用穿透受試體的X射線(xiàn)來(lái)獲得受試體的內(nèi)部圖像的設(shè)備。由于X射線(xiàn)的穿透性根據(jù)形成受試體的物質(zhì)的屬性而不同，因此可通過(guò)檢測(cè)穿透受試體的X射線(xiàn)的烈度或強(qiáng)度來(lái)對(duì)受試體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像。
[0004]同時(shí)，為了確保X射線(xiàn)成像設(shè)備的安全性，減少針對(duì)受試體的X射線(xiàn)劑量成為重要課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種能夠通過(guò)使用ROI濾波器以讓劑量比感興趣區(qū)域(ROI)的劑量低的X射線(xiàn)入射在非ROI上，來(lái)實(shí)現(xiàn)低劑量X射線(xiàn)成像并最小化X射線(xiàn)圖像的視野(FOV)丟失的X射線(xiàn)成像設(shè)備及控制該設(shè)備的方法。
[0006]此外，提供一種可通過(guò)使ROI濾波器的移動(dòng)與ROI的移動(dòng)同步而被應(yīng)用于X射線(xiàn)視頻領(lǐng)域的X射線(xiàn)成像設(shè)備及控制該設(shè)備的方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種X射線(xiàn)成像設(shè)備。所述設(shè)備包括:X射線(xiàn)源，被構(gòu)造為將X射線(xiàn)輻射到受試體區(qū)域上；χ射線(xiàn)檢測(cè)器，被構(gòu)造為檢測(cè)輻射的X射線(xiàn)并獲得受試體區(qū)域的多個(gè)幀圖像；濾波器，被布置在X射線(xiàn)源和X射線(xiàn)檢測(cè)器之間，以能夠朝X射線(xiàn)源和X射線(xiàn)檢測(cè)器移動(dòng)，并且濾波器被構(gòu)造為對(duì)從X射線(xiàn)源輻射的X射線(xiàn)進(jìn)行過(guò)濾。
[0008]所述濾波器可對(duì)從X射線(xiàn)源輻射的X射線(xiàn)進(jìn)行過(guò)濾，使得劑量比ROI的劑量低的X射線(xiàn)入射在受試體區(qū)域的非ROI上。
[0009]所述設(shè)備還可包括:控制單元，被構(gòu)造為進(jìn)行控制使得濾波器根據(jù)ROI的移動(dòng)或ROI的尺寸在由X軸、y軸和z軸限定的3D空間中移動(dòng)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種控制X射線(xiàn)成像設(shè)備的方法。所述方法包括:將X射線(xiàn)輻射到受試體區(qū)域上；檢測(cè)輻射的X射線(xiàn)并獲得關(guān)于受試體區(qū)域中的ROI的信息；進(jìn)行控制使得被構(gòu)造為對(duì)入射在受試體區(qū)域中的非ROI上的X射線(xiàn)進(jìn)行過(guò)濾的濾波器根據(jù)ROI的移動(dòng)或ROI的尺寸而移動(dòng)。
[0011]進(jìn)行控制使得濾波器移動(dòng)的步驟可包括進(jìn)行控制使得濾波器根據(jù)ROI的移動(dòng)或ROI的尺寸在由X軸、y軸和z軸限定的3D空間中移動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]從以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的這些和/或其它方面將變得清楚且更易于理解，其中:
[0013]圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的X射線(xiàn)成像設(shè)備的控制框圖；
[0014]圖2是包括在根據(jù)實(shí)施例的X射線(xiàn)成像設(shè)備中的X射線(xiàn)管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0015]圖3是示出當(dāng)執(zhí)行血管支架手術(shù)過(guò)程時(shí)的示例性感興趣區(qū)域(ROI)的示圖；
[0016]圖4A是ROI濾波器的截面?zhèn)纫晥D，圖4B是示例性ROI濾波器的平面圖；
[0017]圖5A和圖5B是示意性地示出入射在ROI和非ROI上的X射線(xiàn)劑量的示圖；
[0018]圖6A、圖6B和圖6C是示出根據(jù)ROI的尺寸控制ROI濾波器沿z軸移動(dòng)的操作的示圖；
[0019]圖7A是示出根據(jù)感興趣對(duì)象的移動(dòng)的ROI的移動(dòng)的示圖，圖7B是示意性地示出跟蹤移動(dòng)的ROI的操作的示圖；
[0020]圖8是示出根據(jù)ROI的移動(dòng)而移動(dòng)ROI濾波器的示圖；
[0021]圖9是包括多個(gè)層的ROI濾波器的截面?zhèn)纫晥D；
[0022]圖10是包括多個(gè)層的ROI濾波器的分解透視圖；
[0023]圖11A、圖11B、圖1lC和圖1lD是示出多個(gè)層單獨(dú)移動(dòng)的ROI濾波器的截面?zhèn)纫晥D；
[0024]圖12A、圖12B、圖12C和圖12D是示出ROI濾波器沿xy平面移動(dòng)并位于過(guò)濾位置之外的操作的截面?zhèn)纫晥D；
[0025]圖13A是可拆分ROI濾波器的平面圖，圖13B是示出拆分的ROI濾波器在y軸上沿兩個(gè)方向移動(dòng)并位于過(guò)濾位置之外的操作的示圖；
[0026]圖14是示出能夠恢復(fù)具有調(diào)整后的X射線(xiàn)劑量的幀圖像的圖像質(zhì)量并控制X射線(xiàn)成像參數(shù)的X射線(xiàn)成像設(shè)備的控制框圖；
[0027]圖15是示意性地示出通過(guò)組合巾貞圖像來(lái)恢復(fù)圖像質(zhì)量的示圖；
[0028]圖16是示出根據(jù)實(shí)施例的X射線(xiàn)成像設(shè)備的外觀(guān)的示圖；
[0029]圖17是示出控制根據(jù)實(shí)施例的X射線(xiàn)成像設(shè)備的方法的流程圖；
[0030]圖18示出在控制根據(jù)實(shí)施例的X射線(xiàn)成像設(shè)備的方法中選擇多個(gè)濾波層的實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]在下文，將參照附圖詳細(xì)描述X射線(xiàn)成像設(shè)備及控制該設(shè)備的方法的實(shí)施例。
[0032]圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的X射線(xiàn)成像設(shè)備的控制框圖。圖2是示出包括在根據(jù)實(shí)施例的X射線(xiàn)成像設(shè)備中的X射線(xiàn)管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0033]如圖1中所示，X射線(xiàn)成像設(shè)備100包括:X射線(xiàn)源110，被構(gòu)造為產(chǎn)生并輻射X射線(xiàn)；x射線(xiàn)檢測(cè)器120，被構(gòu)造為檢測(cè)輻射的X射線(xiàn)并獲得幀圖像；濾波單元140，被構(gòu)造為對(duì)從X射線(xiàn)源110輻射的X射線(xiàn)進(jìn)行過(guò)濾；圖像處理器150，被構(gòu)造為從獲得的幀圖像檢測(cè)感興趣區(qū)域(ROI);控制單元160，被構(gòu)造為控制濾波單元140。
[0034]如圖2中所示，X射線(xiàn)源110可包括被構(gòu)造為產(chǎn)生X射線(xiàn)的X射線(xiàn)管111。在X射線(xiàn)管111的玻璃管Illa的內(nèi)部設(shè)置陽(yáng)極Illb和陰極llle。玻璃管Illa的內(nèi)部保持在高真空狀態(tài)，通過(guò)加熱陰極Ille的燈絲Illh來(lái)產(chǎn)生熱電子?？赏ㄟ^(guò)將電流施加到連接到燈絲的電導(dǎo)體Illf來(lái)加熱燈絲lllh。
[0035]陰極Ille包括燈絲Illh和被構(gòu)造為聚焦電子的聚焦電極lllg。聚焦電極Illg還被稱(chēng)為聚焦杯。
[0036]然后，當(dāng)在陽(yáng)極Illb和陰極Ille之間施加高電壓時(shí)，熱電子被加速并與陽(yáng)極的靶材料Illd碰撞，從而產(chǎn)生X射線(xiàn)?？墒褂弥T如Cr、Fe、Co、N1、W和Mo的高電阻材料作為陽(yáng)極的靶材料llld。通過(guò)窗口 Illi將產(chǎn)生的X射線(xiàn)輻射到外部。例如，可使用鈹(Be)薄膜作為窗口 Illi的材料。
[0037]施加在陽(yáng)極Illb和陰極Ille之間的電壓被稱(chēng)為管電壓，其電平可被指示為峰值千伏電壓(kvp)。隨著管電壓增加，熱電子的速率增加。結(jié)果，通過(guò)X射線(xiàn)與靶材料碰撞而產(chǎn)生的能量(光子能量)增加。還可通過(guò)在X射線(xiàn)的輻射方向布置濾波器來(lái)調(diào)節(jié)X射線(xiàn)的能量。被構(gòu)造為過(guò)濾掉特定波段的X射線(xiàn)的濾波器布置在窗口 Illi之前或之后，從而可過(guò)濾掉特定波段的X射線(xiàn)。例如，當(dāng)布置有由鋁或銅制成的濾波器時(shí)，低能帶的X射線(xiàn)被過(guò)濾掉并且輻射X射線(xiàn)的能量增加。
[0038]在X射線(xiàn)管111中流過(guò)的電流被稱(chēng)為管電流，可被指示為平均mA，并還可由作為管電流(HiA)和X射線(xiàn)曝光時(shí)間(S)的乘積的管電量(mAs)來(lái)表示。當(dāng)管電流增加時(shí)，X射線(xiàn)劑量(X射線(xiàn)光子的數(shù)量)增加。因此，X射線(xiàn)的能量可由管電壓控制，并且X射線(xiàn)劑量可由管電流和X射線(xiàn)曝光時(shí)間(即，管電量(mAs))控制。
[0039]同時(shí)，X射線(xiàn)成像設(shè)備100可通過(guò)采用熒光鏡檢查來(lái)產(chǎn)生X射線(xiàn)視頻，并可應(yīng)用于諸如血管造影術(shù)的X射線(xiàn)診斷領(lǐng)域或使用X射線(xiàn)成像設(shè)備100的各種手術(shù)的領(lǐng)域。在此情況下，可實(shí)時(shí)產(chǎn)生和顯示X射線(xiàn)視頻。
[0040]X射線(xiàn)成像設(shè)備100連續(xù)執(zhí)行X射線(xiàn)成像以產(chǎn)生X射線(xiàn)視頻。連續(xù)執(zhí)行X射線(xiàn)成像的方法包括連續(xù)曝光方法和脈沖曝光方法。
[0041]當(dāng)采用連續(xù)曝光方法時(shí)，將低管電流持續(xù)施加到X射線(xiàn)管111以持續(xù)地產(chǎn)生X射線(xiàn)。當(dāng)采用脈沖曝光方法時(shí)，由連續(xù)的短脈沖產(chǎn)生X射線(xiàn)。因此，當(dāng)采用脈沖曝光方法時(shí)，可減少X射線(xiàn)劑量和運(yùn)動(dòng)模糊。這兩種方法中的任意方法可用于X射線(xiàn)成像設(shè)備100。為了描述的方便，在下面將要描述的實(shí)施例中，可采用脈沖曝光方法。
[0042]X射線(xiàn)源110能夠?qū)射線(xiàn)以預(yù)定時(shí)間間隔或任意時(shí)間間隔多次輻射到受試體區(qū)域上。這里，可根據(jù)脈沖率或幀率來(lái)確定預(yù)定時(shí)間間隔或任意時(shí)間間隔?？赏ㄟ^(guò)幀率確定脈沖率，反之亦然?？蓪试O(shè)置為每秒30幀(fps)、5fps、7.5fps等。例如，當(dāng)將幀率設(shè)置為15fps時(shí),脈沖率被設(shè)置為15pps,從而X射線(xiàn)可每秒被產(chǎn)生15次,此外，當(dāng)將巾貞率設(shè)置為7.5fps時(shí)，脈沖率被設(shè)置為7.5pps，從而X射線(xiàn)可每秒被產(chǎn)生7.5次。
[0043]受試體表示內(nèi)部需要由X射線(xiàn)圖像呈現(xiàn)的成像目標(biāo)。受試體區(qū)域是包括受試體的特定區(qū)域并表示將被成像為X射線(xiàn)圖像的區(qū)域。因此，受試體區(qū)域與X射線(xiàn)成像設(shè)備100的成像區(qū)域(視野(FOV))匹配或可包括X射線(xiàn)成像設(shè)備100的成像區(qū)域。
[0044]受試體區(qū)域可包括ROI和非ROI中的至少一個(gè)。受試體區(qū)域中的除了 ROI之外的區(qū)域是非ROI。將在下面詳細(xì)描述ROI和非ROI。
[0045]X射線(xiàn)檢測(cè)器120檢測(cè)X射線(xiàn)并獲得受試體區(qū)域的多個(gè)幀圖像。幀圖像表示根據(jù)X射線(xiàn)成像設(shè)備100的幀率獲得的多個(gè)X射線(xiàn)圖像中的每個(gè)X射線(xiàn)圖像。X射線(xiàn)檢測(cè)器120可具有包括多個(gè)像素的2D陣列結(jié)構(gòu)。當(dāng)將檢測(cè)到的X射線(xiàn)轉(zhuǎn)換為針對(duì)每個(gè)像素的電信號(hào)時(shí)，獲得受試體區(qū)域的單個(gè)X射線(xiàn)圖像。
[0046]X射線(xiàn)檢測(cè)