[发明专利]通过非晶硅X射线探测器进行电磁辐射探测的系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般而言涉及非晶硅X射线探测器。特别地，本发明涉及通过用于X射线成像中金属探测的非晶硅X射线探测器进行电磁辐射探测。

背景技术

相关申请

[不适用]

联邦资助的研究或研发

[不适用]

缩微胶片/版权参考

[不适用]

发明背景

数字成像系统可用于捕获图像以帮助医生作出准确的诊断。数字射线照相成像系统典型地包括源和探测器。由源产生的能量例如X射线穿过将被成像的物体，并且由探测器所探测到。相关的图像处理系统从探测器得到图像数据，并且在显示器上准备对应的诊断图像。

探测器例如可以是非晶硅平板探测器。非晶硅是一种在结构上不是结晶体的硅。从连接到平板上的开关的非晶硅光电二极管来形成图像像素。闪烁器被放置在平板探测器前面。例如，闪烁器接收来自x射线源的x射线，并发射与所吸收的x射线量相关的强度的光。所述光激励非晶硅平板探测器中的光电二极管。读出电子设备通过数据线(列)和扫描线(行)从光电二极管得到像素数据。可以从该像素数据形成图像。图像可被实时显示。平板探测器可以提供比图像增强器和照相机组合更详细的图像。平板探测器可允许比图像增强器和照相机组合更快的图像采集，这取决于图像分辨率。

执业医生，例如医生、外科医生和其他医疗专业人员，经常在进行医疗过程时依赖技术，例如图像引导手术(“IGS”)或检查。IGS系统可以提供例如医疗仪器相对于病人或参考坐标系的定位和/或定向(P&O)信息。当相对于病人的解剖体或者相对于与病人有关的非可视信息，医疗仪器不在执业医生的视线内时，该执业医生可以参考IGS系统来确定该医疗仪器的P&O。IGS系统还可有助于术前计划。

IGS或手术导航系统允许执业医生可见病人解剖体和跟踪仪器的P&O。执业医生可以使用跟踪系统来确定何时将仪器定位在期望位置或定向在特定方向。执业医生可定位期望或受伤区域并对其操作，或者对期望或受伤区域提供治疗，同时避免了其他结构。增加在病人体内定位医疗仪器的精度可以通过促进对于更小的对病人具有更少影响的柔性仪器的改进控制，来提供更少侵入性的医疗过程。对于更小、更精密的仪器的改进的控制和精度还可降低与更多侵入性过程例如开放手术相关的风险。

在手术导航系统中使用的跟踪系统可以是例如光学、超声、惯性或电磁的。电磁跟踪系统可以采用线圈作为接收器和发射器。例如可以以工业标准线圈架构(“ISCA”)来配置电磁跟踪系统，尽管还可以使用用于电磁跟踪系统的其他配置。ISCA的特征在于三个同位正交准耦极子发射线圈和三个同位准耦极子接收线圈。其他系统可以使用三个大的、非耦极子、非同位的发射线圈与三个同位准耦极子接收线圈。另一跟踪系统架构使用散布在空间中的六个或更多个发射线圈的阵列和一个或多个准耦极子接收线圈。可选择地，单个准耦极子发射线圈可以与散布在空间中的六个或更多个接收器的阵列一起使用。

ISCA跟踪器架构使用三轴准耦极子线圈发射器和三轴准耦极子线圈接收器。每个三轴发射器或接收器被构造成使得三个线圈显示出相同的有效区，被定向为彼此正交并且以同一点为中心。在制造中测量发射器和接收器三线圈组(coil-trio)的确切尺寸、形状和彼此相对位置。如果所述线圈相比于发射器和接收器之间的距离足够小，则线圈可显示出耦极子特性。由三个发射器线圈产生的磁场可以被三个接收器线圈探测到。可以得到九个发射器-接收器互感测量。从这九个参数测量和在制造中确定的信息，可以相对于发射器三线圈组作出全部六个自由度的接收器三线圈组的位置和方向确定。

在医疗和手术成像例如外科手术时或围手术期成像中，由病人身体的区域形成图像。该图像用于帮助利用手术工具或仪器正在进行的过程，该手术工具或仪器被应用于病人并且相对于从图像形成的参考坐标系进行跟踪。图像引导手术属于在手术过程中的特殊应用，例如脑手术和对膝、手腕、肩或脊椎的关节内窥镜过程，以及某些类型的血管造影术、心脏过程、介入放射学和活组织检查，其中可以采用x射线图像来显示、修正在该过程中所涉及的工具或仪器的P&O或否则对其导航。