[发明专利]用于锥束计算x射线断层照相的成像装置

说明书

技术领域

本发明一般涉及诊断成像，并且特别涉及用于获得肢体的体图像的锥束成像系统。

背景技术

3-D体成像已经被证明是显著优于用于评估内部结构和器官的状况的早期2-D射线照相成像技术的有价值的诊断工具。已经可以通过多种先进技术进行患者或其它对象的3-D成像，这些技术包括高速成像检测仪的开发，例如使能快速连续地摄取多个图像的数字式射线照相(DR)检测仪。

锥束(CB)计算x射线断层照相(CT)(CBCT)或锥束CT技术作为用于提供3-D体图像的一种类型的诊断工具具有相当可观的前景。锥束CT系统利用高帧率数字式射线照相(DR)检测仪和x射线源来捕获体数据集，x射线源通常固定到围绕待成像对象旋转的门架，将x射线的分歧锥束从沿着其围绕对象的轨道的各个点指向对象。CBCT系统在整个旋转过程中捕获投射，例如，在每个旋转角度捕获一个2-D投射图像。然后，利用各种技术将投射重构为3-D体图像。用于重构3-D体图像的最常见方法是滤波后投射方法。

尽管利用CBCT系统和技术能够生成诊断质量的3-D图像，但是仍存在多个技术难题。在一些情况下，例如，可能存在x射线源和检测仪相对于对象的受限范围的角旋转。腿、臂和其他肢体的CBCT成像可受来自成对肢体的物理妨碍的阻碍。这是在获得例如人腿或膝盖的CBCT图像投射时所遇到的障碍。并不是膝盖周围的所有成像位置是可接近的；患者自身的解剖学构造防止辐射源和图像检测仪定位在扫描周缘的部分上方。

为了阐明在膝盖的CBCT成像时所面临的问题，图1的俯视图显示了当对作为对象20的患者的右膝盖R进行成像时辐射源22和检测仪24的环形扫描路径。以虚线形式显示了辐射源22和检测仪的各个位置。距膝盖一定距离放置的源22能够定位在约200度的弧上方的不同点处；使用任意较大的弧，左膝盖L阻挡路径。比源22小并且通常非常靠近对象20放置的检测仪24能够定位在患者的右膝盖和左膝盖之间，因此能够定位在整个环形轨道的上方。

对于常规的CBCT成像而言不需要源和检测仪的完全360度的轨道；而是，例如，通过锥束自身的角度借助于恰超过180度的轨道扫描范围就能够获得用于图像重构的足够信息。然而，在一些情况下，难以获得用于对膝盖或其它关节进行成像以及其它应用的远大于约180度的回转。而且，可能存在这样的诊断情形：在一定角度范围上方获得投射图像具有优势，但是患者的解剖学构造阻挡了源、检测仪或二者在该范围上方进行成像。

对于腿的成像，关于该问题的一种方法是将患者安排在使得对象腿延伸到CBCT扫描装置中并且成对的腿以某其它方式支撑或相对于对象腿弯曲(例如，成直角)的姿势。这是在例如授予Sukovic等人的题为“用于下肢体的CT扫描仪”的美国专利No.7,394,888中教导的CT扫描仪装置中使用的方法。在Sukovic等人的‘888公开的方法中，另一条腿必须抬起离开原位或以一定距离伸展，或者是松弛，而对象腿抬起离开原位并且延伸到扫描仪设备中。由于多种原因，这种布置尤其不具优势。例如，可能有助于检查在患者施加到该关节上的正常重量负荷下膝盖或踝关节的状况。但是，在要求患者占据通常在典型移动时遇不到的位置时，Sukovic等人的‘888装置可以获得当在关节上存在过度应力、或不足应力、或方向差的应力时的图像。

常规方法的另一问题涉及到例如人腿的负荷承载肢体的成像。由于在正常负荷下不能够对腿进行成像，当患者处于站立位置时，已经尝试了模仿负荷状况的各种人工方式。这种方法使用了各种类型的支柱、压缩器件和支架。作为期望补偿常规成像技术的缺点的一个实施例，Sukovic等人的‘888公开教导通过将腿提升到非站立位置、然后施加外力到腿上来模拟腿的正常荷载。然而，易于理解的是，尽管这种模拟允许对负荷承载肢响应的一定近似，但是不精确。在一定人工施加的负荷下以及在不是当站立时所取的角度处，可能膝盖或踝关节表现地不如当在站立位置上承载患者的体重时所表现的那样精准。